EP2188405A1 - Method for producing a metal-oxide-coated workpiece surface with predeterminable hydrophobic behaviour - Google Patents

Method for producing a metal-oxide-coated workpiece surface with predeterminable hydrophobic behaviour

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EP2188405A1
EP2188405A1 EP08748374A EP08748374A EP2188405A1 EP 2188405 A1 EP2188405 A1 EP 2188405A1 EP 08748374 A EP08748374 A EP 08748374A EP 08748374 A EP08748374 A EP 08748374A EP 2188405 A1 EP2188405 A1 EP 2188405A1
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    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
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    • Y10T428/24545Containing metal or metal compound

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a metal-oxide-coated workpiece surface, with predeterminable hydrophobic behavior with a water contact angle (WCA) of greater than 90 ° and germ-killing on germs such as bacteria, viruses, fungi and microbes workpiece surface, as well as on a workpiece according to the preambles of claims 22 and 23.
  • WCA water contact angle
  • wetting behavior of liquids - especially of water - on material surfaces plays an important role in many applications. Wetting is understood to mean the degree of adhesive contact of liquids on surfaces, in particular on solids. It refers to the ability of liquids to spread on a surface. An important case here is the hydrophobic behavior of a surface, ie the water-repellent behavior, in which the water is repelled at the surface and thereby, for example, drops form.
  • the implantation of metal-containing nanoparticles on the surface of the metal oxide covering layer achieves a germicidal and optionally anti-static protective effect.
  • the plasma method used according to the invention for the production of the nanoparticles enables a substantial immobilization of the nanoparticles and thus a control of the metering of the release of the metal ions and the minimization of the risk of mobile nanoparticles.
  • the germicidal effect of metal ions - which takes place without exposure to light - be of great importance.
  • the germicidal effect is due to the photocatalytic activity under the action of light even without releasing metal ions.
  • the implantation of metal particles in catalytic thin-film systems on the one hand significantly increases the catalytic activity and electrical conductivity, on the other hand, the germicidal effect of the workpiece surface is independent of the light exposure.
  • the inherently hydrophilic metal oxide surface is imparted hydrophobic behavior by microstructuring the workpiece surface. The changed condensation behavior causes a better transfer of liquids and contents as well as a better cleaning and drying of the workpiece surface.
  • the hydrophobic effect is somewhat attenuated by the presence of nanostructuring of the substrate surface, but on the other hand, the catalytic activity of the titanium dioxide or zinc oxide layer is enhanced, which is advantageous for certain applications.
  • the result is in any case an actively germicidal, detoxifying and self-cleaning workpiece surface, which is particularly important in the medical and pharmaceutical sector.
  • the combination of up to three synergistic modifications results in a sustainable, permanently active self-cleaning, germ-killing workpiece surface.
  • the tuning of these combination elements is crucial for the respective application in order to obtain an optimal effect.
  • a workpiece is to be coated with a metal oxide-containing thin layer which has a hydrophobic and germicidal behavior with a selectable degree. Therefore, the surface of a substrate material is provided with microstructure by mechanical embossing at least in some areas and subsequently coated.
  • the workpiece should consist of embossable material, such as a polymer, preferably a thermoplastic such as polypropylene or a metal, preferably a ductile metal such as copper, aluminum, steel and their alloys.
  • embossable material such as a polymer, preferably a thermoplastic such as polypropylene or a metal, preferably a ductile metal such as copper, aluminum, steel and their alloys.
  • a metal other methods such as shot peening or electrocorrosion can be used.
  • the plasma treatment is preferably carried out in a closed system in which the introduced process gases are pumped out with a vacuum pump.
  • the respective working pressure range is adjustable over a wide range and can reach atmospheric pressure.
  • the different processes allow the targeted creation of surfaces with the desired degree of wettability.
  • a substrate is used in which, at least partially, a line-like or lattice-like microstructure with indentations or elevations is impressed, which is formed from a multiplicity of structural elements hanging one another, whose individual dimensions are in the range from 3 ⁇ m to 50 ⁇ m, and that between the adjacent structural elements grave-shaped depressions or elevations with a depth in the range of 1 .mu.m to 10 .mu.m - preferably 3 .mu.m to 7 .mu.m - are formed, which around the structural elements having a width in the range of 3 microns to 11 microns - preferably 5 microns to 7 microns - are arranged;
  • the at least one metal-containing and an oxygen-containing gas and / or a metal oxide-containing compound has a layer thickness in the range of 5.0 to 500 nm - preferably 10 bis 300 nm -,
  • a substrate which consists at least on the surface of plastic and in this plastic surface is mechanically impressed at least in partial areas a line-like or lattice-like microstructure with depressions or elevations, which is formed from a plurality of contiguous structural elements whose individual dimensions in the Range of 3 microns to 50 microns, and that are formed between the adjacent structural elements grave-shaped depressions or ridges with a depth in the range of 1 .mu.m to 10 .mu.m, preferably 3 .mu.m to 7 .mu.m, which around the structural elements with a Width in the range of 3 microns to 11 microns - preferably 5 microns to 7 microns - are arranged;
  • the substrate is treated in a vacuum chamber in at least two steps with a plasma discharge at least in partial areas, wherein in a first step the
  • At least oxygen or hydrogen is supplied to the plasma for chemical etching of the substrate surface and in the subsequent second step the plasma is added to at least one noble gas for ion etching of the substrate surface;
  • a protective layer containing hydrocarbon or silicium oxide is deposited in a vacuum chamber from a plasma discharge on the substrate at least in subregions to which at least one hydrocarbon-containing or at least one silicon-containing and oxygen-containing gas is supplied, and a layer thickness is produced is in the range of 2.0 nm to 70 nm, preferably in the range of 5.0 nm to 30 nm;
  • At least one cover layer is deposited in a vacuum chamber from a plasma discharge at least in partial regions on the substrate which contains at least one metal-containing and one oxygen-containing gas and / or one metal oxide-containing compound
  • a substrate is used in which, at least partially, a line-like or lattice-like microstructure with indentations or elevations is impressed, which is formed from a multiplicity of structure elements hanging from one another, their individual expansions are in the range of 3 microns to 50 microns, and that between the adjacent structural elements grave-shaped depressions or elevations with a depth in the range of 1 .mu.m to 10 .mu.m - preferably 3 .mu.m to 7 .mu.m - are formed, which around the structural elements having a width in the Range of 3 microns to 11 microns - preferably 5 microns to 7 microns - are arranged;
  • a protective layer containing hydrocarbons or silicon oxide is deposited in a vacuum chamber from a plasma discharge on the substrate at least in subregions to which at least one hydrocarbon-containing or at least one silicon- and oxide-containing gas is supplied, and a layer thickness is generated which is in the Range from 2.0 nm to 500 nm, preferably in the range of 5.0 nm to 100 nm;
  • At least one cover layer is deposited in a vacuum chamber from a plasma discharge at least in some areas on the substrate, to which a metal-containing and oxygen-containing gas and / or a metal oxide-containing compound is supplied, and that a layer thickness is generated, which in the range from 5.0 nm to 500 nm - preferably in the range of 10 nm - 300 nm. • in a further step, at least one type of metal-containing
  • the substrate may be organic nature (polymer or natural materials) or inorganic nature (metals, alloys, ceramics, glass, etc.), or combinations thereof.
  • Thermoplastics are preferably used as polymers, in the case of natural materials objects of paper, corn starch, cotton or viscose are conceivable.
  • these are preferably metallic substrate surfaces.
  • front- adjustable are in particular easily deformable substrates, such as aluminum foils, metal coated workpieces, etc.
  • the substrate may be two or three-dimensional objects, such as a film, a plate, fabric, membrane, textile, thread, roll, hose, housing , Bottle, container, etc.
  • the microstructure is advantageously embossed mechanically into the substrate material at the surface.
  • Etching methods for example electrochemical, electrocorrosive or chemical are also possible, but sometimes less economical.
  • the mechanical embossing can be done in a known manner, for example with stamp presses or rollers.
  • Hot-stamping is suitable for plastic substrates.
  • the structuring is advantageously carried out with identical structural elements that repeat periodically, is advantageously of line-like or lattice-like design, and should take place at least in some areas on a substrate surface.
  • Particularly suitable as plastic are thermoplastics and preferably polypropylene.
  • the hydrocarbon-containing protective layer is used for adhesion promotion and / or as a diffusion barrier as well as for the incorporation of metal-containing nanoparticles for the corrosion protection of metallic surfaces.
  • the protective layer protects against environmental influences and allows a stable behavior of the surface, so that degradation by the catalytic effect of the cover layer or corrosion of the substrate over several months to years can be substantially avoided or at least kept extremely low.
  • the layer thickness of the hydrocarbon-containing or silicon-oxide-containing protective layer is 2.0 nm to 200 nm, preferably 5.0 nm to 100 nm, and in the case of transparent, colorless coatings 5.0 nm to 50 nm.
  • the corrosion of the metallic substrate surface is on the one hand by the diffusion barrier of the protective layer, on the other hand additionally prevents the implantation of at least one type of metal-containing nanoparticles from 5.0 at% to 50 at%, preferably from 5.0 at% to 20 at%, by modifying the electrochemical potential of the metallic substrate.
  • This cathodic or anodic protection by metal-containing nanoparticles is described in European Patent EP 1 251 975 B1. Due to the combination with the hydrophobic behavior of the coated surface, the work piece surface dries surface faster. As a result, the corrosion protection is additionally increased. In addition, the metal oxide-containing cover layer can give the workpiece scratch protection.
  • the implantation of metal-containing nanoparticles can increase the electrical conductivity of the metal-oxide-coated surface, thus producing an anti-static effect on an insulating workpiece.
  • the hydrophobic effect may be enhanced with a rough workpiece surface, as described in the article by S. Shibuichi et al., Journal of Colloid and Interface Science 208, 287-294 (1998).
  • all of the described treatments of the substrate (1) can take place over the whole area or only in areas of area.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a production device for producing a workpiece surface with hydrophobic behavior
  • FIG. 2 shows in cross-section a substrate with a microstructured surface for the embodiment according to the invention
  • FIG. 3 shows in cross section the substrate according to FIG. 2 with superimposed nanostructured surface 4 shows in cross section the substrate according to FIG. 3 with a protective layer on the microstructured and nanostructured surface;
  • FIG. 5 shows in cross section the substrate according to FIG. 4 with the covering layer deposited on the protective layer, the workpiece surface with hydrophobic behavior
  • FIG. 6 shows an example of a layer structure with nanostructuring on a plastic substrate surface
  • FIG. 7a shows in cross-section a substrate with a microstructured surface and with a hydrocarbon-containing protective layer deposited thereon, which contains metal-containing nanoparticles and a cover layer with embedded nanoparticles for the third version of an inventive design
  • Fig. 7b is a detail of Fig. 7a, enlarged
  • FIG. 8 is a plan view of a microstructured substrate surface with differently sized and differently shaped structural elements, which may represent depressions or elevations;
  • FIG. 9 shows in plan view an example of a microstructured substrate surface with structurally equally large and staggered structural elements, which can represent depressions or elevations;
  • FIG. 10 shows in plan view a further example of a microstructured substrate surface with pyramidal, equal sized, non-offset structural elements, which may represent depressions or elevations;
  • 11 shows in plan view a further example of a microstructured substrate surface with polygonal structural elements, which can represent depressions or elevations; 12 shows in plan view an example of a nanostructured substrate surface.
  • the substrate 1 is first provided with a microstructure on its surface by preferably mechanical embossing and then plasma-treated and / or coated in a vacuum system 20, as shown schematically in FIG.
  • the embossing is carried out by known methods by embossing or pressing into the substrate surface 4 of the substrate 1 lying on a substrate carrier 27 with an embossing tool 27, such as an embossing punch or an embossing roll.
  • belt-shaped substrates for example metal foils
  • the substrate 1 is transported into the vacuum system 20 through a lock 23 and stored there on a carrier or directly on an electrode 22 '.
  • the vacuum system is evacuated via a pumping system 24.
  • the working gas and possibly a carrier gas such as preferably inert gases, such as argon or helium, are introduced into the vacuum chamber via gas inlet systems 25, 26 with the desired gas flow and working pressure in the chamber.
  • a second electrode 22 is disposed opposite the first electrode 22 'and both electrodes are connected to a power supply 21 for generating the plasma.
  • the plasma discharge can be fed at individual process steps with a direct current (DC) - power supply 21, as long as materials are involved, which have at least a certain electrical conductivity.
  • DC pulsed supplies or AC (AC) feeds 21 are preferred.
  • the height of the DC pulse frequency or the AC frequency is selected.
  • DC pulses can with Advantage frequencies from 50 kHz to 500 kHz can be used, both with unipolar, as well as bipolar pulses.
  • Bipolar pulses may be asymmetric with only a small negative or positive contribution, with the turn-on time greater than the turn-off time.
  • center frequencies from 10 kHz to 1.0 MHz can be used.
  • frequencies for the AC supply are in the RF range, which includes a range from 1.0 MHz to about 1.0 GHz.
  • the use of microwaves is possible, with frequencies above 1.0 GHz. It may be advantageous to use magnetic-field-assisted plasma reactors.
  • Further coating sources such as sputtering sources, preferably magnetron sources, can be provided in order to be able to produce additional layers by other methods than with the abovementioned plasma deposition (PECVD).
  • PECVD plasma deposition
  • metal oxide-containing layers such as, for example, TiO x
  • a reactive process is preferably used in which the material to be sputtered contains titanium and oxygen as working gas 26 and a carrier gas 25, for example argon, are introduced into the process chamber 20.
  • the sputtering sources are operated with DC or AC power supplies, according to the above-mentioned information.
  • the individual steps of the vacuum processes can also be carried out in different systems, but they are advantageously all carried out in the same system or in multi-chamber systems, if different process conditions are necessary or even a full automation is provided.
  • FIG. 2 shows diagrammatically and in cross-section and in FIG. 8, as in a first step (a), a microstructure in the surface of the substrate 1 is mechanically embossed in order to obtain a surface 4 which is microstructured at least in some areas ,
  • the substrate 1 can in this case consist of different materials.
  • the substrate 1 contains, for example, a different material 1b in the lower region than the upper region 1a which adjoins the substrate surface.
  • the upper part consists of a polymer or metal 1a, and is the part of material in which the microstructure 2, 3 is embossed.
  • plastics thermoplastics, in particular Polyolephine are suitable.
  • the microstructure consists of a line-like or lattice-like structure with mechanically impressed recesses or elevations 2, which is formed from a multiplicity of structure elements 3 which are suspended from one another and whose individual dimensions I, I 'are in the range from 3 ⁇ m to 50 ⁇ m. Between the adjoining structural elements 3, the depressions or elevations 2 are trench-shaped. These depressions or elevations 2 can also have interruptions in the circumference.
  • the lines also need not be straight, but may have a zigzag or curvy shape.
  • the depth t, the trench-shaped depressions or elevations 2 is in the range of 1 .mu.m to 10 .mu.m, preferably 3 .mu.m to 7 .mu.m.
  • the recesses or elevations may be different in a workpiece.
  • the cross-sectional shape of the depressions or elevations 2 is not particularly important and can be selected according to practical manufacturing aspects.
  • the width b of the trench-shaped depressions or elevations 2 on the substrate surface 4 is in the range of 3 ⁇ m to 11 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m to 7 ⁇ m.
  • FIG. 9 shows a microstructure with periodically arranged rectangular or square structural elements 3 with an arrangement offset from one another in a line.
  • FIG. 10 shows an example with square structural elements 3 in a non-staggered arrangement
  • FIG. 11 shows a microstructure with periodically arranged polygonal structural elements 3.
  • the gap width is 3 to 7 ⁇ m, preferably around 5 ⁇ m. It can also be seen from the figures that the width b of the recesses or elevations 2 is always smaller than the extent l 1 1 'of the adjacent structural elements 3.
  • FIG. 12 shows, by way of example, a nanostructured surface 5, 5 'with randomly distributed worm-like structures as resulting from this method.
  • the nanostructure 5 is formed in such a way that the height h of its elevations is set in the range from 20 nm to 120 nm and the distances or the extent w of the elevations lie in the range from 40 nm to 200 nm.
  • the substrate 1 is treated in a vacuum chamber 20 in two steps with a plasma discharge, wherein in a first step the plasma at least oxygen or hydrogen is supplied to the chemical etching of the substrate surface 4 and at the subsequent second step the plasma at least one Noble gas, preferably argon, is added to the ion etching of the substrate surface 4.
  • a plasma discharge wherein in a first step the plasma at least oxygen or hydrogen is supplied to the chemical etching of the substrate surface 4 and at the subsequent second step the plasma at least one Noble gas, preferably argon, is added to the ion etching of the substrate surface 4.
  • the length of the process control and adjustment of the process parameters, the above-mentioned achievable values can be selected. Further process steps can be carried out before the first step, or between the two steps, or after that, if necessary, for example, for cleaning the surfaces, such as the substrate.
  • a plasma process for the ultrafine cleaning is preferably used after the coarse cleaning and fine cleaning, in which an inert gas such as argon or a corrosive working gas such as oxygen or hydrogen is supplied.
  • an inert gas such as argon or a corrosive working gas such as oxygen or hydrogen is supplied.
  • Other methods of cleaning, such as ion etching are also possible.
  • the nanostructure may also be by a suitable plasma process or by anodic oxidation of metal-containing surfaces as described in S. Shibuichi, T. Yamamoto, T. Onda and K. Tsujii, Journal of Colloid and Interface Science 208, 287-294 (1998).
  • a protective layer 6 containing hydrocarbons and / or silicon oxide is deposited in a vacuum chamber 20 from a plasma discharge onto the substrate 1, as shown in FIG.
  • a hydrocarbon-containing and / or silicon-containing and oxygen-containing gas is supplied to the plasma, a layer thickness 6 being produced which is in the range from 2.0 to 500 nm, preferably in the range from 5.0 to 100 nm.
  • the layer thickness is 5.0 to 50 nm.
  • Such a protective layer 6 is advantageously designed as a dense, three-dimensionally highly crosslinked, plasma-polymerized scaffold which is flexible and soft or as hard and against mechanical damage (scratch protection, etc.).
  • the protective layer 6 should advantageously lower the permeability of oxygen by at least a factor of 10 compared with the uncoated, gas-permeable substrate 1. This can be measured, for example, by the plasma coating of a 12 ⁇ m thick polyethylene terephthalate film, which should have an oxygen permeability of less than 25 ml / m 2 xTagxbar.
  • the plasma-polymerized hydrocarbon-containing protective layer 6 doped with metal-containing nanoparticles and deposited on a metal surface has a corrosion-inhibiting effect which is expressed as follows: if the same protective layer is doped with metal-containing particles 11 in order to shift the electrochemical potential of the metal-containing substrate, the anti-corrosive effect is achieved also coated, non-microstructured substrate at least doubled.
  • Figures 7a and 7b is enlarged and shown in cross section the finished treated and coated workpiece 10.
  • the workpiece 10 is equipped with a ceramic metal oxide-containing thin film having a thickness of 5.0 nm to 500 nm.
  • a ceramic metal oxide-containing thin film having a thickness of 5.0 nm to 500 nm.
  • the metal-containing nanoparticles 8 the catalytic effect and / or the electrical conductivity (including anti-static effect) increases.
  • Metal-containing nanoparticles 8 are added at the grain boundaries at 5 at% to 50 at%, preferably 5 at% to 20 at% the metal oxide-containing surface in the outer surface, in particular in the uppermost atomic layers of the cover layer is incorporated.
  • the germs are killed by the released metal ions.
  • a workpiece 10 which is polymeric at least on the surface is provided with a nanostructure in order to increase the catalytic effect of the covering layer (TiO 2 , ZnO, etc.) which, for example, enables detoxification on the workpiece surface.
  • the germs are killed and then degraded by the photocatalytic redox reactions, ideally in the end products carbon dioxide and water.
  • 2 metal-containing nanoparticles can also be embedded on the titanium dioxide surface in this variant. This is useful for many applications in the pharmaceutical and medical sector to achieve a germicidal effect even without exposure to light or an anti-static effect can.
  • the workpiece 10 is coated with a catalytically active metal oxide (TiO 2 , ZnO, etc.) and provided on the surface with metal-containing nanoparticles 8.
  • a catalytically active metal oxide TiO 2 , ZnO, etc.
  • a titanium oxide-containing covering layer 7 having a thickness in the range from 5.0 nm to 500 nm can be deposited.
  • a photocatalytically active titanium dioxide layer is deposited, which has a self-cleaning, detoxifying surface and is additionally biocompatible. If it is an organic substrate (polymer, paper), the protective layer 6 is necessary before deposition of the titanium oxide-containing cover layer 7 in order to prevent possible degradation of the substrate.
  • the titanium oxide-containing layer can be deposited as a protective layer 6 directly onto the substrate. The titanium oxide-containing layer is the topmost layer for this self-cleaning function in every application.
  • this titanium oxide-containing cover layer 7 is increased by the surface enlargement of the substrate (microstructure and / or nanostructuring).
  • an organic contaminant is not only destroyed by photocatalytic methods, but also slightly wiped off.
  • it is important, for example by choosing the layer thickness, to ensure that the microstructure 2, 3 and in particular also the nanostructure 5 on the workpiece surface 9 is at least still imaged in order to be able to fulfill the function.
  • the condensation behavior of the water i.
  • the dripping of the water is tailored to the use of the product by adjusting the hydrophobic performance characteristics.
  • cleaning maintenance can be massively reduced by the use of contaminant repellant and / or corrosion protected surfaces.
  • the anti-adhesion effect reduces the costly removal of adhering dirt particles and protects the substrate from corrosion, especially when nanoparticles 11 move the electrochemical potential of the substrate at the interphase of the protective layer 6, a cathodic or to achieve anodic active protection.
  • the combination of the hydrophobic surface with the diffusion protection before the transfer of gases such as oxygen, nitrogen and carbon dioxide as well as a migration protection against undesired additives from the packaging in the contacting environment is important.
  • Another advantage of the inventive development of plastic surfaces - in particular especially polypropylene - is the preservation of the sealability of the workpiece. If necessary, the preservation of the sealing properties can be increased by omitting treatment steps in these subregions.
  • the microstructure is embossed into the polypropylene film with a heatable embossing roller and a rubber roller (hot stamping).
  • Step 2 A vacuum chamber is evacuated to achieve a base pressure of lower than about 10 -2 mbar than the following working pressure. Subsequently, the working gases are introduced via mass flow controller in the vacuum chamber, the working pressure is controlled by a pressure gauge. In the second variant, a nanostructure of the microstructure is superimposed onto the microstructured substrate at least in some areas using a plasma method at room temperature.
  • 1st process stage RF plasma, room temperature, grounded substrate
  • Power range 200 to 700 watts, typically at 400 watts working pressure: approx. 1.0 x 10 "2 mbar
  • Power range 100 to 600 watts, typically at 300 watts working pressure: about 5 x 10 '4 mbar
  • Working gas 10 to 50 sccm argon Process time: 10 to 60 sec. Process time: 10 to 60 sec.
  • Step 3 The workpiece surface, which has been enlarged by the structuring, is provided with a three-dimensionally highly cross-linked, plasma polymerized hydrocarbon layer or DLC or a silicon oxide-containing layer. The structures are thereby fixed and protected from direct contact with the environment.
  • Example of process conditions RF plasma, room temperature, substrate grounded, with or without bias voltage
  • Power range 50 to 400 watts, typically at 100 watts
  • Working pressure 3 x 10 "2 mbar
  • Gas mixture 30 sccm C 2 H 2 , 15 sccm He
  • Working pressure range 1 x 10 "2 mbar to a few mbar, typically 5 x 10 -2 mbar gas mixture: 35 sccm of argon and 13 sccm of oxygen
  • Example for process conditions with a non-moving substrate and without a shutter pulsed DC magnetron sputtering process with variable magnet gnetfeldschreib of a silver target and a substrate which is grounded or provided with a pulsed RF reference voltage (0 to -200 V).
  • Process time 3 times 1.1 sec.
  • Working pressure range 3 x 10 3 to 3 x 10 "2 mbar, typically 9 x 10 -3 mbar gas mixture: 5 to 15 sccm of argon and 10 to 50 sccm Helium
  • a working pressure ranging from 5 x 10 "4 mbar up to a few mbar, optionally, the working pressure can reach one atmosphere.
  • the plasma processes are preferably carried out at room temperature (substrate may be thermostated, chilled or slightly heated), the workpiece is grounded or The layer thickness is varied in each case over the treatment time or speed of the sample transfer.
  • Table 1 Areas for measured water contact angles of titanium dioxide-containing or DLC-coated workpiece consisting of polypropylene with different microstructural elements. In the titanium dioxide-containing coated, microstructured substrates, the values are given with and without nanostructuring. For the coated, smooth or non-microstructured workpiece surface, the water contact angle and the surface energy are listed.
  • a microstructured, with a DLC - or aC: H, or silane-containing a-Si / C: H - plasma-coated workpiece surface allows a stable, hydrophobic behavior with a WCA> 90 °.
  • This workpiece surface is characterized by a surface energy of ⁇ 37 mN / m - measured on the smooth workpiece surface - which is stable over a longer period of time.
  • the surface has a water contact angle which, depending on the cover layer, can be set in a wide range and is within a range of 45 ° (TiO 2 , SiO 2 , etc.) according to the table, the surface energy being in the region of 49 mN / m (TiO 2 , SiO 2 , etc.) is moved.
  • the contact angle is significantly reduced by the combination with the nanostructure, but especially on the smooth, non-structured workpiece surface.
  • Another concrete application of the hydrophobic surface is to prevent the ingress of water onto the material surface, which can have several adverse effects. Corrosion-causing particles (electrolytes, salts, etc.) can be transported to the surface or interface of the base material and react there. For corrosion protection, a fast-drying, hydrophobic surface is an advantage. The surface is therefore also contamination-repellent.
  • the implantation of metal-containing nanoparticles in the protective layer 6 additionally protects the metallic substrate from corrosion if the electrochemical potential of the substrate is modified accordingly.
  • the protective effect is also adapted in this case by the combination of the at least four possible effects of the respective application: diffusion barrier, electrochemical effect, hydrophobic surface and an optionally germicidal surface.
  • the workpieces are often contaminated and must be subsequently cleaned. This residual contamination is particularly disadvantageous if the dirt particles adhere well to the workpiece surface.
  • the adjustment of the contact angle of the workpiece against the contaminating medium is particularly important and is in metals in a range of> 120 °.

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Abstract

It is proposed to produce a workpiece (10) with a metal-oxide-coated surface (9) with a selectable degree of hydrophobic behaviour, by the surface of a substrate material (1) being provided at least in partial regions with a microstructure (2, 3) by mechanical embossing and subsequently being coated. The microstructuring is followed by depositing a hydrocarbon- or silicon-dioxide-containing protective layer (6) and/or at least one top layer (7), on the surface (9) of which the desired hydrophobic properties occur. The sterilizing and catalytic effect of the metal-oxide-containing top layer (7) is enhanced or produced by incorporation of metal-containing nanoparticles.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Metalloxid-beschichteten Werkstückoberfläche mit vorgebbarem hydrophoben Verhalten Process for producing a metal-oxide-coated workpiece surface with specifiable hydrophobic behavior
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Metalloxid- beschichteten Werkstückoberfläche, mit vorgebbarem hydrophoben Verhalten mit einem Wasserkontaktwinkel (WCA) von grösser als 90° und einer auf Keime wie Bakterien, Viren, Pilzen und Mikroben keimtötend wirkenden Werkstückoberfläche, sowie auf ein Werkstück gemäss den Oberbegriffen der Ansprüche 22 und 23.The invention relates to a method for producing a metal-oxide-coated workpiece surface, with predeterminable hydrophobic behavior with a water contact angle (WCA) of greater than 90 ° and germ-killing on germs such as bacteria, viruses, fungi and microbes workpiece surface, as well as on a workpiece according to the preambles of claims 22 and 23.
Die Herstellung von keramischen Dünnschichten wie die Metalloxide SiOx, AIOx, ZnOx, ITO, TiOx und deren Hydroxide enthaltende Verbindungen auf diversen Materialien wird industriell mit verschiedenen PVD (Physical Vapour Deposition), CVD (Chemical Vapour Deposition) und PE-CVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) Verfahren realisiert und ist in zahlreichen Fachbüchern beschrieben, wie in "Traite des materiaux", 4. Analyse et technologie des surfaces; Hans Jörg Mathieu, Erich Bergmann, Rene Gras; 2003; ISBN 2-88074-454-7. Ebenfalls bekannt ist die sekundäre Bildung von Karbonaten an den Metalloxid- Oberflächen infolge von Reaktionen mit der Umgebung. Die keimtötende, detoxifi- zierende und selbstreinigende Wirkung einer photokatalytisch aktiven, hydrophilen Titandioxid-Oberfläche ist in zahlreichen Veröffentlichungen beschrieben und wird auf die Redoxreaktionen in der Bandlücke des Halbleiters Titandioxids zurückgeführt, die durch Lichtexposition hervorgerufen werden. Im Review von O. Carp, CL Huisman, A. Reller, Prog. Solid State Chem. 2004, vol. 32, N0 1-2 pp. 3-177 sind die Herstellungsmethoden sowie die drei Anwendungsgebiete (Erzeugung von Elektrizität in Solarzellen, Erzeugung sowie Zerstörung von spezifischen Substanzen aufgrund von chemischen Reaktionen und der photoinduzierten Superhy- drophilie) zusammengestellt. In der Literatur werden bis anhin ausschliesslich Titandioxid-Oberflächen mit hydrophilem Verhalten beschrieben. Ebenfalls bekannt ist die keimtötende (desinfizierende, anti-mikrobielle, bakterizide, viruzide, fungizide) Wirkung von Werkstückoberflächen, welche mit Silber oder anderen Metallen beschichtet sind. Als Stand der Technik für die Silberbeschich- tung von Textilien wird auf den Artikel von HJ. Lee, S.Y. Yeo and S.H. Jeong in Journal of Material Science 2003 vol. 38, No 10, pp. 2199-2204, für die kolloidale Silber Beschichtung von Titandioxid-Partikeln auf den Artikel von J. Keleher, J. Bashant, N. Heldt, L. Johnson, Y. Li in World Journal of Microbiology and Biotech- nology 2002, Vol. 10, No 2, pp. 133-139 und für die photolytische Silber- Beschichtung von Titandioxid auf den Artikel von Mitsuyoshi Machida, Keiichiro Norimoto, Tamon Kimura in Journal of the American Ceramic Society 2005, 88 (1), 95-100 verwiesen. Das Benetzungsverhalten von Flüssigkeiten - wie insbesondere von Wasser - an Materialoberflächen spielt bei vielen Anwendungen eine wichtige Rolle. Unter Benetzung wird der Grad des haftenden Kontakts von Flüssigkeiten an Oberflächen, insbesondere an Festkörpern verstanden. Es bezeichnet die Fähigkeit von Flüssigkeiten, sich auf einer Oberfläche auszubreiten. Ein wichtiger Fall ist hierbei das hydrophobe Verhalten einer Oberfläche, also das wasserabweisende Verhalten, bei welchem das Wasser an der Oberfläche abgestossen wird und sich dadurch beispielsweise Tropfen bilden. Oberflächen werden als nicht benetzbar, also hydrophob bezeichnet, wenn der Kontaktwinkel > 90° beträgt. Der Gegensatz dazu ist das hydrophile Verhalten, wodurch an der Oberfläche Wasser gut angenommen wird. Dieses Benetzungsverhalten wird gemessen und definiert durch den sogenannten Wasserkontaktwinkel (WCA). Je besser die Benetzbarkeit ist, umso kleiner ist der bei der Benetzung auftretende Kontaktwinkel und beträgt < 90°. Die Definition stammt aus dem Review von Huan Liu, Jin Zhai and Lei Jiang, Soft Matter, 2006, 2, 811-821. Keramische, metalloxidhaltige Oberflächen sind hydrophil. Einer der Nachteile der hydrophilen Oberfläche ist die Tropfenbildung von Flüssigkeiten. Die Werkstückoberfläche ist deshalb lange feucht und trocknet nicht ab. Dieses Kondensationsverhalten kann auch den Abtransport von Flüssigkeiten und Verunreinigungen sowie die problemlose Reinigung der Oberfläche behindern. Als Folge davon können Flüssigkeiten und Füllgut nicht restlos überführt werden, das Wachstum von Kei- men sowie die Korrosion bei Metallen sind begünstigt. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu realisieren welches ermöglicht, Materialoberflächen bestehend aus Kunststoffen, Naturmaterialien und Metallen derart zu behandeln, dass eine me- talloxidhaltig beschichtete Werkstückoberfläche mit einem gewünschten Grad eines hydrophoben keimtötend wirkenden Verhaltens entsteht. Zusätzlich ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, an sich bereits bekannte und bewährte Grundprozesse verwenden zu können, welche eine wirtschaftliche Herstellbarkeit der Produkte ermöglicht. Durch die Implantation von metallhaltigen Nanopartikeln an der Oberfläche der Metalloxid-Deckschicht wird eine keimtötende und gegebenenfalls anti-statische Schutzwirkung erzielt. Das erfindungsgemäss verwendete Plasmaverfahren für die Herstellung der Nanopartikel ermöglicht eine weitgehende Immobilisierung der Nanopartikel und damit eine Steuerung der Dosierung der Freisetzung der Metall- Ionen und der Minimierung des Risikos von mobilen Nanopartikeln. Insbesondere im Medizinalbereich kann die keimtötende Wirkung der Metall-Ionen - welche ohne Lichtexposition erfolgt - von grosser Bedeutung sein.The production of ceramic thin films such as the metal oxides SiO x , AIO x , ZnO x , ITO, TiO x and their hydroxides containing compounds on various materials is industrially with various PVD (Physical Vapor Deposition), CVD (Chemical Vapor Deposition) and PE-CVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) method is realized and is described in numerous textbooks, as in "Traite des materiaux", 4. Analysis et technologie des surfaces; Hans Jorg Mathieu, Erich Bergmann, Rene Gras; 2003; ISBN 2-88074-454-7. Also known is the secondary formation of carbonates on the metal oxide surfaces due to reactions with the environment. The germicidal, detoxifying and self-cleaning effect of a photocatalytically active, hydrophilic titanium dioxide surface is described in numerous publications and is attributed to the redox reactions in the band gap of the semiconductor titanium dioxide, which are caused by light exposure. In review by O. Carp, CL Huisman, A. Reller, Prog. Solid State Chem. 2004, vol. 32, N 0 1-2 pp. 3-177, the manufacturing methods and the three areas of application (generation of electricity in solar cells, production and destruction of specific substances due to chemical reactions and the photoinduced superhyphrophilia) are compiled. In the literature, only titanium dioxide surfaces with hydrophilic behavior have been described so far. Also known is the germicidal (disinfecting, anti-microbial, bactericidal, virucidal, fungicidal) effect of workpiece surfaces coated with silver or other metals. As state of the art for the silver coating textiles is referred to the article by HJ. Lee, SY Yeo and SH Jeong in Journal of Materials Science 2003 vol. 38, No 10, pp. 2199-2204, for the Colloidal Silver Coating of Titanium Dioxide Particles, to the article by J. Keleher, J. Bashant, N. Heldt, L. Johnson, Y. Li in World Journal of Microbiology and Biotechnology 2002, Vol , No 2, pp. 133-139 and for the photolytic silver coating of titanium dioxide refer to the article by Mitsuyoshi Machida, Keiichiro Norimoto, Tamon Kimura in Journal of the American Ceramic Society 2005, 88 (1), 95-100. The wetting behavior of liquids - especially of water - on material surfaces plays an important role in many applications. Wetting is understood to mean the degree of adhesive contact of liquids on surfaces, in particular on solids. It refers to the ability of liquids to spread on a surface. An important case here is the hydrophobic behavior of a surface, ie the water-repellent behavior, in which the water is repelled at the surface and thereby, for example, drops form. Surfaces are called non-wettable, ie hydrophobic if the contact angle is> 90 °. The opposite is the hydrophilic behavior, which makes water well accepted on the surface. This wetting behavior is measured and defined by the so-called water contact angle (WCA). The better the wettability, the smaller is the contact angle occurring during wetting and is <90 °. The definition comes from the review by Huan Liu, Jin Zhai and Lei Jiang, Soft Matter, 2006, 2, 811-821. Ceramic, metal oxide-containing surfaces are hydrophilic. One of the disadvantages of the hydrophilic surface is the dripping of liquids. The workpiece surface is therefore moist for a long time and does not dry off. This condensation behavior can also hinder the removal of liquids and impurities as well as the problem-free cleaning of the surface. As a result, liquids and contents can not be completely transferred, the growth of germs and the corrosion of metals are favored. It is an object of the present invention to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, it is an object of the present invention to realize a method which makes it possible to treat material surfaces consisting of plastics, natural materials and metals in such a way that a metal-oxide-containing coated workpiece surface with a desired degree of hydrophobic germicidal behavior arises. In addition, it is an object of the present invention to be able to use already known and proven basic processes, which enables an economic producibility of the products. The implantation of metal-containing nanoparticles on the surface of the metal oxide covering layer achieves a germicidal and optionally anti-static protective effect. The plasma method used according to the invention for the production of the nanoparticles enables a substantial immobilization of the nanoparticles and thus a control of the metering of the release of the metal ions and the minimization of the risk of mobile nanoparticles. Especially in the medical field, the germicidal effect of metal ions - which takes place without exposure to light - be of great importance.
Im Spezialfall der keramischen Dünnschicht Titandioxid - insbesondere bei Vorliegen der Modifikation Anatas - ist die keimtötende Wirkung dank der photokata- lytische Aktivität bei Einwirkung von Licht auch ohne freisetzende Metall-Ionen vorhanden. Durch die Implantation von Metallpartikeln in katalytische Dünnschichtsysteme wird einerseits die katalytische Aktivität und elektrische Leitfähigkeit signifikant erhöht, andererseits erfolgt die keimtötende Wirkung der Werkstückoberfläche unabhängig von der Lichtexposition. Bei allen Varianten wird der inhärent hydrophilen Metalloxid-Oberfläche ein hydrophobes Verhalten auferzwungen, indem die Werkstückoberfläche mikrostrukturiert wird. Das veränderte Kondensationsverhalten bewirkt einen besseren Transfer von Flüssigkeiten und Füllgut sowie eine bessere Reinigung und Trocknung der Werkstückoberfläche. Bei der zweiten Variante wird der hydrophobe Effekt durch das Vorliegen einer Nanostrukturierung der Substratoberfläche etwas abgeschwächt, doch wird andererseits die katalytische Aktivität der Titandioxid - oder Zinkoxidschicht verstärkt, was für bestimmte Anwendungen vorteilhaft ist. Das Resultat ist in jedem Fall eine sich aktiv keimtötende, detoxifizierende und selbstreinigende Werkstückoberfläche, welche insbesondere im Medizinal- und Pharmabereich von Bedeutung ist. Durch die Kombination von den bis zu drei synergetisch wirkenden Modifizierun- gen (Mikrostruktur, metallhaltige Nanopartikel, Titandioxid) wird eine nachhaltige, sich dauerhaft aktiv selbstreinigende, keimtötende Werkstückoberfläche erhalten. Die Abstimmung dieser Kombinationselemente ist für die jeweilige Anwendung entscheidend, um einen optimalen Effekt zu erhalten.In the special case of the ceramic thin-film titanium dioxide, especially in the presence of the anatase modification, the germicidal effect is due to the photocatalytic activity under the action of light even without releasing metal ions. The implantation of metal particles in catalytic thin-film systems on the one hand significantly increases the catalytic activity and electrical conductivity, on the other hand, the germicidal effect of the workpiece surface is independent of the light exposure. In all variants, the inherently hydrophilic metal oxide surface is imparted hydrophobic behavior by microstructuring the workpiece surface. The changed condensation behavior causes a better transfer of liquids and contents as well as a better cleaning and drying of the workpiece surface. In the second variant, the hydrophobic effect is somewhat attenuated by the presence of nanostructuring of the substrate surface, but on the other hand, the catalytic activity of the titanium dioxide or zinc oxide layer is enhanced, which is advantageous for certain applications. The result is in any case an actively germicidal, detoxifying and self-cleaning workpiece surface, which is particularly important in the medical and pharmaceutical sector. The combination of up to three synergistic modifications (microstructure, metal-containing nanoparticles, titanium dioxide) results in a sustainable, permanently active self-cleaning, germ-killing workpiece surface. The tuning of these combination elements is crucial for the respective application in order to obtain an optimal effect.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale der Ansprüche 1 , 2, 3, 22 und 23 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen beinhalten die abhängigen Patentansprüche. Erfindungsgemäss soll ein Werkstück mit einer metalloxid- haltigen Dünnschicht beschichtet werden, welche ein mit wählbarem Grad hydrophobes und keimtötendes Verhalten aufweist. Die Oberfläche eines Substratmate- rials wird deshalb mindestens in Teilbereichen durch mechanisches Prägen mit einer Mikrostruktur versehen und anschliessend beschichtet. Für die Erzeugung der Mikrostruktur soll das Werkstück aus prägbaren Material bestehen, wie beispielsweise aus einem Polymer, vorzugsweise einem Thermoplasten wie beispielsweise Polypropylen oder einem Metall, vorzugsweise einem duktilen Metall, wie Kupfer, Aluminium, Stahl und deren Legierungen. Bei einem Metall können auch andere Verfahren wie Kugelstrahlen oder Elektrokorrosion eingesetzt werden.This object is achieved according to the invention by the features of claims 1, 2, 3, 22 and 23. Further advantageous embodiments include the dependent claims. According to the invention, a workpiece is to be coated with a metal oxide-containing thin layer which has a hydrophobic and germicidal behavior with a selectable degree. Therefore, the surface of a substrate material is provided with microstructure by mechanical embossing at least in some areas and subsequently coated. For the production of the microstructure, the workpiece should consist of embossable material, such as a polymer, preferably a thermoplastic such as polypropylene or a metal, preferably a ductile metal such as copper, aluminum, steel and their alloys. For a metal, other methods such as shot peening or electrocorrosion can be used.
Die Plasmabehandlung erfolgt vorzugsweise in einem abgeschlossenen System, bei dem die eingeleiteten Prozessgase mit einer Vakuumpumpe abgepumpt wer- den. Der jeweilige Arbeitsdruckbereich ist in einem grossen Bereich einstellbar und kann Atmosphärendruck erreichen. Die unterschiedlichen Prozesse ermöglichen die gezielte Erstellung von Oberflächen mit dem gewünschten Grad der Benetzbarkeit.The plasma treatment is preferably carried out in a closed system in which the introduced process gases are pumped out with a vacuum pump. The respective working pressure range is adjustable over a wide range and can reach atmospheric pressure. The different processes allow the targeted creation of surfaces with the desired degree of wettability.
Zur Erzeugung einer Werkstückoberfläche mit vorgebbarem hydrophoben Verhalten mit einem Wasserkontaktwinkel (WCA) von grösser als 90° werden erfindungsgemäss in der ersten Variante folgende Verfahrensschritte durchgeführt: • es wird ein Substrat verwendet, in welches mindestens in Teilbereichen mechanisch eine linienartige oder gitterartige Mikrostruktur mit Vertiefungen oder Erhöhungen eingeprägt wird, die aus einer Vielzahl von aneinander hängenden Strukturelementen gebildet wird, deren einzelne Ausdehnungen im Bereich von 3 μm bis 50 μm liegen, und dass zwischen den angrenzenden Strukturelementen grabenförmige Vertiefungen oder Erhöhungen mit einer Tiefe im Bereich von 1 μm bis 10 μm - vorzugsweise 3 μm bis 7 μm - ausgebildet werden, welche um die Strukturelemente mit einer Breite im Bereich von 3 μm bis 11 μm - vorzugsweise 5 μm bis 7 μm - angeordnet sind;To produce a workpiece surface with predeterminable hydrophobic behavior with a water contact angle (WCA) of greater than 90 °, the following method steps are carried out according to the invention in the first variant: A substrate is used in which, at least partially, a line-like or lattice-like microstructure with indentations or elevations is impressed, which is formed from a multiplicity of structural elements hanging one another, whose individual dimensions are in the range from 3 μm to 50 μm, and that between the adjacent structural elements grave-shaped depressions or elevations with a depth in the range of 1 .mu.m to 10 .mu.m - preferably 3 .mu.m to 7 .mu.m - are formed, which around the structural elements having a width in the range of 3 microns to 11 microns - preferably 5 microns to 7 microns - are arranged;
• nach der Mikrostrukturierung wird mindestens eine Deckschicht in einer Vakuumkammer aus einer Plasmaentladung mindestens in Teilbereichen auf das Substrat abgeschieden, die mindestens ein metallhaltiges und ein sauerstoffhaltiges Gas und/oder eine metalloxidhaltige Verbindung enthält eine Schichtdicke im Bereich von 5.0 bis 500 nm - vorzugsweise 10 bis 300 nm aufweist -,After the microstructuring at least one cover layer is deposited in a vacuum chamber from a plasma discharge at least in some areas on the substrate, the at least one metal-containing and an oxygen-containing gas and / or a metal oxide-containing compound has a layer thickness in the range of 5.0 to 500 nm - preferably 10 bis 300 nm -,
Zur Erzeugung einer polymeren Werkstückoberfläche mit vorgebbarem hydrophoben Verhalten mit einem Wasserkontaktwinkel (WCA) von grösser als 90° sowie einer keimtötend wirkenden Werkstückoberfläche, werden erfindungsgemäss in der zweiten Variante folgende Verfahrensschritte durchgeführt:To produce a polymeric workpiece surface with predeterminable hydrophobic behavior with a water contact angle (WCA) of greater than 90 ° and a germ-killing workpiece surface, the following method steps are carried out according to the invention in the second variant:
• es wird ein Substrat verwendet, welches mindestens an der Oberfläche aus Kunststoff besteht und in diese Kunststoffoberfläche wird mindestens in Teilbereichen mechanisch eine linienartige oder gitterartige Mikrostruktur mit Vertiefungen oder Erhöhungen eingeprägt, die aus einer Vielzahl von aneinander hängenden Strukturelementen gebildet wird, deren einzelne Ausdehnungen im Bereich von 3 μm bis 50 μm liegen, und dass zwischen den angrenzenden Strukturelementen grabenförmige Vertiefungen oder Erhöhungen mit einer Tiefe im Bereich von 1 μm bis 10 μm, vorzugsweise 3 μm bis 7 μm ausgebildet werden, welche um die Strukturelemente mit einer Breite im Bereich von 3 μm bis 11 μm - vorzugsweise 5 μm bis 7 μm - angeordnet sind;A substrate is used which consists at least on the surface of plastic and in this plastic surface is mechanically impressed at least in partial areas a line-like or lattice-like microstructure with depressions or elevations, which is formed from a plurality of contiguous structural elements whose individual dimensions in the Range of 3 microns to 50 microns, and that are formed between the adjacent structural elements grave-shaped depressions or ridges with a depth in the range of 1 .mu.m to 10 .mu.m, preferably 3 .mu.m to 7 .mu.m, which around the structural elements with a Width in the range of 3 microns to 11 microns - preferably 5 microns to 7 microns - are arranged;
• nach der mechanischen Strukturierung wird das Substrat in einer Vakuumkammer in mindestens zwei Schritten mit einer Plasmaentladung minde- stens in Teilbereichen behandelt, wobei bei einem ersten Schritt dem• after the mechanical structuring, the substrate is treated in a vacuum chamber in at least two steps with a plasma discharge at least in partial areas, wherein in a first step the
Plasma mindestens Sauerstoff oder Wasserstoff zugeführt wird zur chemischen Ätzung der Substratoberfläche und bei dem darauf folgenden zweiten Schritt dem Plasma mindestens ein Edelgas beigefügt wird zur lonenät- zung der Substratoberfläche; • nach der Plasmabehandlung wird eine kohlenwasserstoffhaltige oder silizi- umoxidhaltige Schutzschicht in einer Vakuumkammer aus einer Plasmaentladung auf das Substrat mindestens in Teilbereichen abgeschieden, welcher mindestens ein kohlenwasserstoffhaltiges oder mindestens ein sili- ziumhaltiges und sauerstoffhaltiges Gas zugeführt wird, und dass eine Schichtdicke erzeugt wird, welche im Bereich von 2.0 nm bis 70 nm liegt - vorzugsweise im Bereich von 5.0 nm bis 30 nm-;At least oxygen or hydrogen is supplied to the plasma for chemical etching of the substrate surface and in the subsequent second step the plasma is added to at least one noble gas for ion etching of the substrate surface; After the plasma treatment, a protective layer containing hydrocarbon or silicium oxide is deposited in a vacuum chamber from a plasma discharge on the substrate at least in subregions to which at least one hydrocarbon-containing or at least one silicon-containing and oxygen-containing gas is supplied, and a layer thickness is produced is in the range of 2.0 nm to 70 nm, preferably in the range of 5.0 nm to 30 nm;
• in einem weiteren Schritt wird mindestens eine Deckschicht in einer Vakuumkammer aus einer Plasmaentladung mindestens in Teilbereichen auf das Substrat abgeschieden, die mindestens ein metallhaltiges und ein sau- erstoffhaltiges Gas und/oder eine metalloxidhaltige Verbindung enthält, eineIn a further step, at least one cover layer is deposited in a vacuum chamber from a plasma discharge at least in partial regions on the substrate which contains at least one metal-containing and one oxygen-containing gas and / or one metal oxide-containing compound
Schichtdicke im Bereich von 5.0 bis 100 nm, - vorzugsweise 10 bis 50 nm - aufweist.Layer thickness in the range of 5.0 to 100 nm, - preferably 10 to 50 nm - has.
Zur Erzeugung einer Werkstückoberfläche mit vorgebbarem hydrophoben Ver- halten mit einem Wasserkontaktwinkel (WCA) von grösser als 90° sowie einer keimtötend wirkenden Werkstückoberfläche, werden erfindungsgemäss in der dritten Variante folgende Verfahrensschritte durchgeführt:In order to produce a workpiece surface with predeterminable hydrophobic behavior with a water contact angle (WCA) of greater than 90 ° and a workpiece surface having a germicidal effect, the following method steps are carried out according to the invention in the third variant:
• es wird ein Substrat verwendet, in welches mindestens in Teilbereichen mechanisch eine linienartige oder gitterartige Mikrostruktur mit Vertiefungen oder Erhöhungen eingeprägt wird, die aus einer Vielzahl von aneinander hängenden Strukturelementen gebildet wird, deren einzelne Ausdehnungen im Bereich von 3 μm bis 50 μm liegen, und dass zwischen den angrenzenden Strukturelementen grabenförmige Vertiefungen oder Erhöhungen mit einer Tiefe im Bereich von 1 μm bis 10 μm - vorzugsweise 3 μm bis 7 μm - ausgebildet werden, welche um die Strukturelemente mit einer Breite im Bereich von 3 μm bis 11 μm - vorzugsweise 5 μm bis 7 μm - angeordnet sind;A substrate is used in which, at least partially, a line-like or lattice-like microstructure with indentations or elevations is impressed, which is formed from a multiplicity of structure elements hanging from one another, their individual expansions are in the range of 3 microns to 50 microns, and that between the adjacent structural elements grave-shaped depressions or elevations with a depth in the range of 1 .mu.m to 10 .mu.m - preferably 3 .mu.m to 7 .mu.m - are formed, which around the structural elements having a width in the Range of 3 microns to 11 microns - preferably 5 microns to 7 microns - are arranged;
• nach der Plasmabehandlung wird eine kohlenwasserstoffhaltige oder silizi- umoxidhaltige Schutzschicht in einer Vakuumkammer aus einer Plasmaentladung auf das Substrat mindestens in Teilbereichen abgeschieden, welcher mindestens ein kohlenwasserstoffhaltiges oder mindestens ein Silizium- und oxidhaltiges Gas zugeführt wird, und dass eine Schichtdicke erzeugt wird, welche im Bereich von 2.0 nm bis 500 nm liegt, - vorzugsweise im Bereich von 5.0 nm bis 100 nm - ;After the plasma treatment, a protective layer containing hydrocarbons or silicon oxide is deposited in a vacuum chamber from a plasma discharge on the substrate at least in subregions to which at least one hydrocarbon-containing or at least one silicon- and oxide-containing gas is supplied, and a layer thickness is generated which is in the Range from 2.0 nm to 500 nm, preferably in the range of 5.0 nm to 100 nm;
• in einem weiteren Schritt wird mindestens eine Deckschicht in einer Vaku- umkammer aus einer Plasmaentladung mindestens in Teilbereichen auf das Substrat abgeschieden, welcher ein metallhaltiges und sauerstoffhaltiges Gas und/oder eine metalloxidhaltige Verbindung zugeführt wird, und dass eine Schichtdicke erzeugt wird, welche im Bereich von 5.0 nm bis 500 nm - vorzugsweise im Bereich von 10 nm - 300 nm liegt. • in einem weiteren Schritt werden mindestens eine Art von metallhaltigenIn a further step, at least one cover layer is deposited in a vacuum chamber from a plasma discharge at least in some areas on the substrate, to which a metal-containing and oxygen-containing gas and / or a metal oxide-containing compound is supplied, and that a layer thickness is generated, which in the range from 5.0 nm to 500 nm - preferably in the range of 10 nm - 300 nm. • in a further step, at least one type of metal-containing
Nanopartikel in einer Vakuumkammer aus einer Plasmaentladung mindestens in Teilbereichen auf das Substrat abgeschieden, welcher mindestens ein metallhaltiges Gas zugeführt wird, und dass diese eine Partikelgrösse von 1.0 bis 70 nm Durchmesser - vorzugsweise 3.0 bis 20 nm - aufweisen.Nanoparticles deposited in a vacuum chamber from a plasma discharge at least in some areas on the substrate to which at least one metal-containing gas is supplied, and that they have a particle size of 1.0 to 70 nm diameter - preferably 3.0 to 20 nm - have.
Das Substrat kann organischer Natur (polymerartige oder natürliche Materialien) oder anorganischer Natur (Metalle, Legierungen, Keramik, Glas, etc.) sein, oder aus Kombinationen daraus bestehen. Vorzugsweise werden als Polymere Thermoplasten verwendet, bei den natürlichen Materialien sind Objekte aus Papier, Maisstärke, Baumwolle oder Viskose vorstellbar. Im Falle von anorganischen Materialien handelt es sich vorzugsweise um metallische Substratoberflächen. Vor- stellbar sind insbesondere leicht verformbare Substrate, wie beispielsweise Aluminiumfolien, mit Metall beschichtete Werkstücke, etc. Beim Substrat kann es sich um zwei oder dreidimensionale Objekte handeln, wie eine Folie, eine Platte, Gewebe, Membran, Textil, Faden, Rolle, Schlauch, Gehäuse, Flasche, Behälter, etc. Die Mikrostruktur wird mit Vorteil in das Substratmaterial mechanisch an der Oberfläche eingeprägt. Ätzverfahren, beispielsweise elektrochemische, elektrokor- rosive oder chemische sind auch möglich, aber teilweise weniger wirtschaftlich. Das mechanische Prägen kann auf bekannte Art erfolgen, beispielsweise mit Stempelpressen oder Walzen. Für Kunststoffsubstrate eignet sich das Heissprä- gen. Die Strukturierung erfolgt mit Vorteil mit sich periodisch wiederholenden gleichen Strukturelementen, ist mit Vorteil linienartig oder gitterartig ausgebildet und sollte mindestens in Teilbereichen an einer Substratoberfläche erfolgen. Besonders geeignet als Kunststoff sind Thermoplaste und vorzugsweise Polypropylen.The substrate may be organic nature (polymer or natural materials) or inorganic nature (metals, alloys, ceramics, glass, etc.), or combinations thereof. Thermoplastics are preferably used as polymers, in the case of natural materials objects of paper, corn starch, cotton or viscose are conceivable. In the case of inorganic materials, these are preferably metallic substrate surfaces. In front- adjustable are in particular easily deformable substrates, such as aluminum foils, metal coated workpieces, etc. The substrate may be two or three-dimensional objects, such as a film, a plate, fabric, membrane, textile, thread, roll, hose, housing , Bottle, container, etc. The microstructure is advantageously embossed mechanically into the substrate material at the surface. Etching methods, for example electrochemical, electrocorrosive or chemical are also possible, but sometimes less economical. The mechanical embossing can be done in a known manner, for example with stamp presses or rollers. Hot-stamping is suitable for plastic substrates. The structuring is advantageously carried out with identical structural elements that repeat periodically, is advantageously of line-like or lattice-like design, and should take place at least in some areas on a substrate surface. Particularly suitable as plastic are thermoplastics and preferably polypropylene.
Die kohlenwasserstoffhaltige Schutzschicht dient der Haftvermittlung und/oder als Diffusionssperre sowie bei Einbau von metallhaltigen Nanopartikeln dem Korrosionsschutz von metallischen Oberflächen. Ganz allgemein schützt die Schutzschicht vor Umgebungseinflüssen und ermöglicht ein stabiles Verhalten der Oberfläche, derart dass Degradationen durch die katalytische Wirkung der Deckschicht oder Korrosion des Substrates über mehrere Monate bis Jahre im wesentlichen vermieden werden oder zumindest äusserst gering gehalten werden können. Die Schichtdicke der kohlenwasserstoffhaltigen oder siliziumoxidhaltigen Schutzschicht beträgt 2.0 nm bis 200 nm, vorzugsweise 5.0 nm bis 100 nm, und im Falle von transparenten, farblosen Beschichtungen 5.0 nm bis 50 nm. Die Korrosion der metallischen Substratoberfläche wird einerseits durch die Diffusionssperre der Schutzschicht, andererseits durch die Implantation von mindestens einer Art von metallhaltigen Nanopartikeln von 5.0 at% bis 50 at% - vorzugsweise von 5.0 at% bis 20 at% - zusätzlich verhindert, indem das elektrochemische Potential des metallischen Substrates modifiziert wird. Dieser kathodische oder anodische Schutz durch metallhaltige Nanopartikel ist in der Europäischen Patentschrift EP 1 251 975 B1 beschrieben. Durch die Kombination mit dem hydrophoben Verhalten der beschichteten Oberfläche trocknet die Werkstückober- fläche schneller ab. Als Folge davon wird der Korrosionsschutz zusätzlich erhöht. Zusätzlich kann die metalloxidhaltige Deckschicht dem Werkstück Kratzschutz verleihen.The hydrocarbon-containing protective layer is used for adhesion promotion and / or as a diffusion barrier as well as for the incorporation of metal-containing nanoparticles for the corrosion protection of metallic surfaces. In general, the protective layer protects against environmental influences and allows a stable behavior of the surface, so that degradation by the catalytic effect of the cover layer or corrosion of the substrate over several months to years can be substantially avoided or at least kept extremely low. The layer thickness of the hydrocarbon-containing or silicon-oxide-containing protective layer is 2.0 nm to 200 nm, preferably 5.0 nm to 100 nm, and in the case of transparent, colorless coatings 5.0 nm to 50 nm. The corrosion of the metallic substrate surface is on the one hand by the diffusion barrier of the protective layer, on the other hand additionally prevents the implantation of at least one type of metal-containing nanoparticles from 5.0 at% to 50 at%, preferably from 5.0 at% to 20 at%, by modifying the electrochemical potential of the metallic substrate. This cathodic or anodic protection by metal-containing nanoparticles is described in European Patent EP 1 251 975 B1. Due to the combination with the hydrophobic behavior of the coated surface, the work piece surface dries surface faster. As a result, the corrosion protection is additionally increased. In addition, the metal oxide-containing cover layer can give the workpiece scratch protection.
Durch die Implantation von metallhaltigen Nanopartikeln kann die elektrische Leitfähigkeit an der metalloxidbeschichteten Oberfläche erhöht werden, bei einem isolierenden Werkstück wird dadurch der Anti-Statik Effekt erzeugt.The implantation of metal-containing nanoparticles can increase the electrical conductivity of the metal-oxide-coated surface, thus producing an anti-static effect on an insulating workpiece.
In den drei erfinderischen Ausbildungen ist es möglich, sowohl zwischen der Substratoberfläche, der Schutzschicht und der Deckschicht weitere Prozessschritte oder Beschichtungen vorzunehmen, solange die Mikrostruktur und gegebenenfalls die Nanostruktur an der Werkstückoberfläche wirksam abgebildet werden. Für diese Prozessschritte können selbstverständlich beliebige Methoden verwendet werden. Die hydrophobe Wirkung kann gegebenenfalls mit einer rauhen Werkstückoberfläche verstärkt werden, wie in dem Artikel von S. Shibuichi et al., Jour- nal of Colloid and Interface Science 208, 287-294 (1998) beschrieben ist.In the three inventive embodiments, it is possible to carry out further process steps or coatings both between the substrate surface, the protective layer and the cover layer, as long as the microstructure and optionally the nanostructure are effectively imaged on the workpiece surface. Of course, any methods can be used for these process steps. Optionally, the hydrophobic effect may be enhanced with a rough workpiece surface, as described in the article by S. Shibuichi et al., Journal of Colloid and Interface Science 208, 287-294 (1998).
Hinzu kommt, dass alle beschriebenen Behandlungen des Substrats (1) ganzflächig oder nur in flächigen Teilbereichen erfolgen können.In addition, all of the described treatments of the substrate (1) can take place over the whole area or only in areas of area.
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von schematischen Figuren erläutert:The invention will be explained below by way of example with reference to schematic figures:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Produktionseinrichtung zur Herstellung einer Werkstückoberfläche mit hydrophobem Verhalten;Fig. 1 is a schematic representation of a production device for producing a workpiece surface with hydrophobic behavior;
Fig. 2 im Querschnitt ein Substrat mit mikrostrukturierter Oberfläche für die erfin- dungsgemässe Ausbildung;2 shows in cross-section a substrate with a microstructured surface for the embodiment according to the invention;
Fig. 3 im Querschnitt das Substrat nach Figur 2 mit überlagerter nanostruktu- rierter Oberfläche Fig. 4 im Querschnitt das Substrat nach Figur 3 mit einer Schutzschicht auf der mikro- und nanostrukturierten Fläche;FIG. 3 shows in cross section the substrate according to FIG. 2 with superimposed nanostructured surface 4 shows in cross section the substrate according to FIG. 3 with a protective layer on the microstructured and nanostructured surface;
Fig. 5 im Querschnitt das Substrat nach Figur 4 mit auf der Schutzschicht abge- legter Deckschicht, die Werkstückoberfläche mit hydrophobem Verhalten;5 shows in cross section the substrate according to FIG. 4 with the covering layer deposited on the protective layer, the workpiece surface with hydrophobic behavior;
Fig. 6 ein Beispiel Schichtaufbaus mit Nanostrukturierung an einer Kunststoff - Substratoberfläche;6 shows an example of a layer structure with nanostructuring on a plastic substrate surface;
Fig. 7a im Querschnitt ein Substrat mit mikrostrukturierter Oberfläche und mit darauf abgelegter kohlenwasserstoffhaltiger Schutzschicht, welche metallhaltige Nanopartikel enthält und einer Deckschicht mit eingebetteten Nano- partikeln für die dritte Version einer erfindungsgemässen Ausbildung;7a shows in cross-section a substrate with a microstructured surface and with a hydrocarbon-containing protective layer deposited thereon, which contains metal-containing nanoparticles and a cover layer with embedded nanoparticles for the third version of an inventive design;
Fig. 7b ein Ausschnitt von Fig. 7a, vergrössertFig. 7b is a detail of Fig. 7a, enlarged
Fig. 8 in der Aufsicht eine Darstellung einer mikrostrukturierten Substratoberfläche mit verschieden grossen und verschieden geformte Strukturelementen, welche Vertiefungen oder Erhöhungen darstellen können;8 is a plan view of a microstructured substrate surface with differently sized and differently shaped structural elements, which may represent depressions or elevations;
Fig.9 in der Aufsicht ein Beispiel einer mikrostrukturierten Substratoberfläche mit quadratisch gleich grossen und gegeneinander versetzten Strukturelementen, welche Vertiefungen oder Erhöhungen darstellen können;9 shows in plan view an example of a microstructured substrate surface with structurally equally large and staggered structural elements, which can represent depressions or elevations;
Fig.10 in der Aufsicht ein weiteres Beispiel einer mikrostrukturierten Substratoberfläche mit pyramidalen, gleich grossen, gegeneinander nicht versetzten Strukturelementen, welche Vertiefungen oder Erhöhungen darstellen können;10 shows in plan view a further example of a microstructured substrate surface with pyramidal, equal sized, non-offset structural elements, which may represent depressions or elevations;
Fig.11 in der Aufsicht ein weiteres Beispiel einer mikrostrukturierten Substratoberfläche mit mehreckigen Strukturelementen, welche Vertiefungen oder Erhöhungen darstellen können; Fig.12 in der Aufsicht ein Beispiel einer nanostrukturierten Substratoberfläche.11 shows in plan view a further example of a microstructured substrate surface with polygonal structural elements, which can represent depressions or elevations; 12 shows in plan view an example of a nanostructured substrate surface.
Zur Herstellung eines Werkstückes 10 mit dem gewünschten Grad eines hydrophoben Verhaltens wird zuerst das Substrat 1 an dessen Oberfläche durch vorzugsweise mechanisches Prägen mit einer Mikrostruktur versehen und danach in einer Vakuumanlage 20 plasmabehandelt und / oder beschichtet, wie dies schematisch in Figur 1 dargestellt ist. Die Prägung wird mit bekannten Verfahren vor- genommen, indem in die Substratoberfläche 4 des auf einem Substratträger 27 liegenden Substrates 1 mit einem Prägewerkzeug 27, wie einem Prägestempel oder einer Prägewalze, die vorgesehenen Strukturelemente 3 eingeprägt bzw. eingedrückt werden.To produce a workpiece 10 having the desired degree of hydrophobic behavior, the substrate 1 is first provided with a microstructure on its surface by preferably mechanical embossing and then plasma-treated and / or coated in a vacuum system 20, as shown schematically in FIG. The embossing is carried out by known methods by embossing or pressing into the substrate surface 4 of the substrate 1 lying on a substrate carrier 27 with an embossing tool 27, such as an embossing punch or an embossing roll.
Es können mit Vorteil auch bandförmige Substrate, beispielsweise Metallfolien im Durchlaufverfahren bearbeitet werden. Danach werden die weiteren Bearbeitungsschritte in einer Vakuumanlage 20 vorgenommen. Das Substrat 1 wird in die Vakuumanlage 20 durch eine Schleuse 23 transportiert und dort auf einem Träger oder direkt auf einer Elektrode 22' abgelegt. Die Vakuumanlage wird über ein Pumpsystem 24 evakuiert. Das Arbeitsgas und allenfalls ein Trägergas wie vorzugsweise inerte Gase, wie beispielsweise Argon oder Helium, werden über Ga- seinlassysteme 25, 26 in die Vakuumkammer eingelassen mit dem gewünschten Gasfluss und Arbeitsdruck in der Kammer. Eine zweite Elektrode 22 ist gegenüber der ersten Elektrode 22' angeordnet und beide Elektroden sind mit einer Strom- Versorgung 21 zur Erzeugung des Plasmas verbunden. Die Plasmaentladung kann bei einzelnen Verfahrensschritten mit einer Gleichstrom (DC) - Stromversorgung 21 gespiesen werden, solange Materialien beteiligt sind, die mindestens eine gewisse elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Bei weniger gut leitenden Materialien oder bei dielektrischen Materialien, wie Kunststoffen werden mit Vorteil DC- ge- pulste Speisungen oder Wechselstrom (AC) - Speisungen 21 eingesetzt. Je nach Dicke und Leitfähigkeit der am Prozess beteiligten Materialien wird die Höhe der DC - Pulsfrequenz oder der AC - Frequenz gewählt. Bei DC- Pulsen können mit Vorteil Frequenzen von 50 kHz bis 500 kHz eingesetzt werden, sowohl mit unipolaren, wie auch bipolaren Pulsen. Bipolare Pulse können asymmetrisch sein und nur einen geringen negativen oder positiven Anteil aufweisen, wobei die Einschaltzeit grösser als die Ausschaltzeit zu wählen ist. Bei der AC - Speisung kön- nen Mittelfrequenzen von 10 kHz bis 1.0 MHz eingesetzt werden. Oft verwendete Frequenzen für die AC Speisung liegen im RF - Bereich welcher einen Bereich von 1.0 MHz bis etwa 1.0 GHz einschliesst. In gewissen Fällen ist auch der Einsatz von Mikrowellen möglich, mit Frequenzen die über 1.0 GHz liegen. Gegebenenfalls ist es vorteilhaft, magnetfeldunterstütze Plasmareaktoren zu verwenden.Advantageously, belt-shaped substrates, for example metal foils, can also be processed in a continuous process. Thereafter, the further processing steps are carried out in a vacuum system 20. The substrate 1 is transported into the vacuum system 20 through a lock 23 and stored there on a carrier or directly on an electrode 22 '. The vacuum system is evacuated via a pumping system 24. The working gas and possibly a carrier gas, such as preferably inert gases, such as argon or helium, are introduced into the vacuum chamber via gas inlet systems 25, 26 with the desired gas flow and working pressure in the chamber. A second electrode 22 is disposed opposite the first electrode 22 'and both electrodes are connected to a power supply 21 for generating the plasma. The plasma discharge can be fed at individual process steps with a direct current (DC) - power supply 21, as long as materials are involved, which have at least a certain electrical conductivity. For less highly conductive materials or for dielectric materials such as plastics, DC pulsed supplies or AC (AC) feeds 21 are preferred. Depending on the thickness and conductivity of the materials involved in the process, the height of the DC pulse frequency or the AC frequency is selected. For DC pulses can with Advantage frequencies from 50 kHz to 500 kHz can be used, both with unipolar, as well as bipolar pulses. Bipolar pulses may be asymmetric with only a small negative or positive contribution, with the turn-on time greater than the turn-off time. For AC supply, center frequencies from 10 kHz to 1.0 MHz can be used. Frequently used frequencies for the AC supply are in the RF range, which includes a range from 1.0 MHz to about 1.0 GHz. In certain cases, the use of microwaves is possible, with frequencies above 1.0 GHz. It may be advantageous to use magnetic-field-assisted plasma reactors.
Weitere Beschichtungsquellen, wie Zerstäubungsquellen, vorzugsweise Magnetronquellen, können vorgesehen werden, um zusätzliche Schichten auch mit anderen Methoden als mit der erwähnten Plasmaabscheidung (PECVD) erstellen zu können. Für metalloxidhaltige Schichten, wie beispielsweise TiOx wird hierbei vor- zugsweise ein reaktiver Prozess verwendet, bei dem das zu zerstäubende Material Titan enthält und Sauerstoff als Arbeitsgas 26 und ein Trägergas 25, beispielsweise Argon in die Prozesskammer 20 eingeführt wird. Auch die Zerstäubungsquellen werden mit DC- oder AC - Speisungen betrieben, entsprechend der vorerwähnten Angaben. Die einzelnen Schritte der Vakuumprozesse können auch in verschiedenen Anlagen durchgeführt werden, sie werden aber mit Vorteil alle in derselben Anlage durchgeführt oder in Mehrkammersystemen, wenn unterschiedliche Prozessbedingungen notwendig sind oder auch eine Vollautomatisierung vorgesehen ist.Further coating sources, such as sputtering sources, preferably magnetron sources, can be provided in order to be able to produce additional layers by other methods than with the abovementioned plasma deposition (PECVD). For metal oxide-containing layers, such as, for example, TiO x , a reactive process is preferably used in which the material to be sputtered contains titanium and oxygen as working gas 26 and a carrier gas 25, for example argon, are introduced into the process chamber 20. Also, the sputtering sources are operated with DC or AC power supplies, according to the above-mentioned information. The individual steps of the vacuum processes can also be carried out in different systems, but they are advantageously all carried out in the same system or in multi-chamber systems, if different process conditions are necessary or even a full automation is provided.
Anhand der Figuren 2 bis 6 werden nachfolgend die einzelnen Schritte zur Erzeugung eines Werkstückes 10 für die erste Variante der Erfindung beschrieben. Bei der zweiten Variante wird eine Nanostruktur 5 direkt aus einer Kunststoff Substratoberfläche erstellt und einer Mikrostruktur 2, 3 an der Substratoberfläche 4 überlagert. In Figur 2 ist schematisch und im Querschnitt und in Figur 8 in der Auf- sieht dargestellt, wie in einem ersten Schritt (a), eine Mikrostruktur in die Oberfläche des Substrates 1 mechanisch geprägt ist, um eine mindestens in Teilbereichen mikrostrukturierte Oberfläche 4 zu erhalten. Das Substrat 1 kann hierbei aus verschiedenen Materialien bestehen. Das Substrat 1 enthält beispielsweise im unteren Bereich ein anderes Material 1b, als der obere Bereich 1a, der an die Substratoberfläche grenzt. Der obere Teil besteht aus einem Polymer oder Metall 1a, und ist derjenige Materialteil, in den die Mikrostruktur 2, 3 eingeprägt ist. Als Kunststoffe sind Thermoplasten, insbesondere Polyolephine geeignet. Die Mikrostruktur besteht aus einer linienartigen oder gitterartigen Struktur mit mechanisch eingeprägten Vertiefungen oder Erhöhungen 2, die aus einer Vielzahl von aneinander hängenden Strukturelementen 3 gebildet wird, deren einzelne Ausdehnungen I, I' im Bereich von 3 μm bis 50 μm liegen. Zwischen den angrenzen- den Strukturelementen 3 sind die Vertiefungen oder Erhöhungen 2 grabenförmig ausgebildet. Diese Vertiefungen oder Erhöhungen 2 können auch Unterbrüche im Umfang aufweisen. Die Linien müssen zudem nicht gerade sein, sondern können eine zickzackige oder kurvige Form aufweisen.The individual steps for producing a workpiece 10 for the first variant of the invention will now be described with reference to FIGS. 2 to 6. In the second variant, a nanostructure 5 is created directly from a plastic substrate surface and superimposed on a microstructure 2, 3 on the substrate surface 4. FIG. 2 shows diagrammatically and in cross-section and in FIG. 8, as in a first step (a), a microstructure in the surface of the substrate 1 is mechanically embossed in order to obtain a surface 4 which is microstructured at least in some areas , The substrate 1 can in this case consist of different materials. The substrate 1 contains, for example, a different material 1b in the lower region than the upper region 1a which adjoins the substrate surface. The upper part consists of a polymer or metal 1a, and is the part of material in which the microstructure 2, 3 is embossed. As plastics thermoplastics, in particular Polyolephine are suitable. The microstructure consists of a line-like or lattice-like structure with mechanically impressed recesses or elevations 2, which is formed from a multiplicity of structure elements 3 which are suspended from one another and whose individual dimensions I, I 'are in the range from 3 μm to 50 μm. Between the adjoining structural elements 3, the depressions or elevations 2 are trench-shaped. These depressions or elevations 2 can also have interruptions in the circumference. The lines also need not be straight, but may have a zigzag or curvy shape.
Die Tiefe t, der grabenförmigen Vertiefungen oder Erhöhungen 2 liegt im Bereich von 1 μm bis 10 μm, vorzugsweise 3 μm bis 7 μm. Die Vertiefungen oder Erhöhungen können bei einem Werkstück unterschiedlich ausgeprägt sein. Die Querschnittsform der Vertiefungen oder Erhöhungen 2 ist nicht besonders wichtig und kann nach praktischen, herstellungstechnischen Gesichtspunkten gewählt werden.The depth t, the trench-shaped depressions or elevations 2 is in the range of 1 .mu.m to 10 .mu.m, preferably 3 .mu.m to 7 .mu.m. The recesses or elevations may be different in a workpiece. The cross-sectional shape of the depressions or elevations 2 is not particularly important and can be selected according to practical manufacturing aspects.
Die Breite b der grabenförmigen Vertiefungen oder Erhöhungen 2 an der Substratoberfläche 4 liegt im Bereich von 3 μm bis 11 μm, vorzugsweise bei 5 μm bis 7 μm. Die Abmessungen I, I' der Strukturelemente 3, also die längste Ausdehnung I und die kleinste Ausdehnung I' der Fläche des Strukturelementes 3 liegen inner- halb des Bereiches von 3 μm bis 50 μm.The width b of the trench-shaped depressions or elevations 2 on the substrate surface 4 is in the range of 3 μm to 11 μm, preferably 5 μm to 7 μm. The dimensions I, I 'of the structural elements 3, that is to say the longest extent I and the smallest extent I' of the surface of the structural element 3, lie within the range of 3 μm to 50 μm.
Die Strukturelemente können verschiedene Formen und Grossen aufweisen, wie dies in den Figuren 2 und 8 dargestellt ist. Für die praktische Realisierung sind periodisch, sich wiederholende Muster von Vorteil, wie sie beispielsweise in den schematischen Figuren 9 bis 11 in der Aufsicht dargestellt sind. Figur 9 zeigt eine Mikrostruktur mit periodisch angeordneten rechteckigen oder quadratischen Strukturelementen 3 mit gegeneinander in einer Linie versetzter Anordnung. In Figur 10 ist ein Beispiel mit quadratischen Strukturelementen 3 in nicht versetzter Anordnung dargestellt und in Figur 11 eine Mikrostruktur mit periodisch angeordneten mehreckigen Strukturelementen 3. Die Spaltbreite beträgt 3 bis 7 μm, vorzugsweise um die 5 μm. Aus den Figuren geht auch hervor, dass die Breite b der Vertiefungen oder Erhöhungen 2 immer kleiner ist als die Ausdehnung I1 1' der benachbarten Strukturelemente 3.The structural elements may have different shapes and sizes, as shown in Figures 2 and 8. Periodically, repeating patterns are advantageous for the practical realization, as shown for example in the schematic figures 9 to 11 in the plan view. FIG. 9 shows a microstructure with periodically arranged rectangular or square structural elements 3 with an arrangement offset from one another in a line. In FIG. 10 shows an example with square structural elements 3 in a non-staggered arrangement, and FIG. 11 shows a microstructure with periodically arranged polygonal structural elements 3. The gap width is 3 to 7 μm, preferably around 5 μm. It can also be seen from the figures that the width b of the recesses or elevations 2 is always smaller than the extent l 1 1 'of the adjacent structural elements 3.
Bei der zweiten Variante erfolgt in einem nächsten, zweiten Schritt die Erzeugung einer Nanostruktur 5, die direkt auf der die Mikrostruktur mindestens in Teilberei- chen überlagert wird und aus der Oberfläche 4 aus Kunststoff, hier aus der Substratoberfläche aus Kunststoff, mit einem mindestens zweistufigen Plasmabehandlung erzeugt wird, wie dies in der Figur 3 im Querschnitt dargestellt ist. In Figur 12 ist als Beispiel eine nanostrukturierte Oberfläche 5, 5' gezeigt mit statistisch verteilten wurmartigen Strukturen, wie sie sich aus diesem Verfahren ergibt. Die Nanostruktur 5 wird derart ausgebildet, dass die Höhe h deren Erhebungen im Bereich von 20 nm bis 120 nm eingestellt werden und die Abstände bzw. die Ausdehnung w der Erhebungen im Bereich von 40 nm bis 200 nm liegen. Nach der mechanischen Strukturierung wird das Substrat 1 in einer Vakuumkammer 20 in zwei Schritten mit einer Plasmaentladung behandelt, wobei bei einem ersten Schritt dem Plasma mindestens Sauerstoff oder Wasserstoff zugeführt wird zur chemischen Ätzung der Substratoberfläche 4 und bei dem darauf folgenden zweiten Schritt dem Plasma mindestens ein Edelgas, vorzugsweise Argon, beigefügt wird zur lonenätzung der Substratoberfläche 4. Durch die Länge der Prozessführung und Einstellung der Prozessparameter können die vorerwähnten zu erzielenden Werte gewählt werden. Weitere Prozessschritte können sowohl vor dem ersten Schritt, oder zwischen den beiden Schritten, oder danach erfolgen wenn dies erforderlich ist, beispielsweise zur Reinigung der Oberflächen, wie beispielsweise des Substrates. Für die Substratreinigung wird nach der Grobreinigung und Feinreinigung vorzugsweise ein Plasmaprozess für die Feinstreinigung verwendet, bei dem ein inertes Gas wie Argon oder ein ätzendes Arbeitsgas wie Sauerstoff oder Wasserstoff zugeführt wird. Andere Verfahren zur Reinigung, wie lonenätzen, sind ebenfalls möglich.In the second variant, in a next, second step, the production of a nanostructure 5, which is superimposed directly on the microstructure at least in Teilbereich and from the surface 4 made of plastic, here from the substrate surface made of plastic, with an at least two-stage plasma treatment is generated, as shown in Figure 3 in cross section. FIG. 12 shows, by way of example, a nanostructured surface 5, 5 'with randomly distributed worm-like structures as resulting from this method. The nanostructure 5 is formed in such a way that the height h of its elevations is set in the range from 20 nm to 120 nm and the distances or the extent w of the elevations lie in the range from 40 nm to 200 nm. After the mechanical structuring, the substrate 1 is treated in a vacuum chamber 20 in two steps with a plasma discharge, wherein in a first step the plasma at least oxygen or hydrogen is supplied to the chemical etching of the substrate surface 4 and at the subsequent second step the plasma at least one Noble gas, preferably argon, is added to the ion etching of the substrate surface 4. The length of the process control and adjustment of the process parameters, the above-mentioned achievable values can be selected. Further process steps can be carried out before the first step, or between the two steps, or after that, if necessary, for example, for cleaning the surfaces, such as the substrate. For the substrate cleaning, a plasma process for the ultrafine cleaning is preferably used after the coarse cleaning and fine cleaning, in which an inert gas such as argon or a corrosive working gas such as oxygen or hydrogen is supplied. Other methods of cleaning, such as ion etching are also possible.
Bei einem Metallsubstrat kann die Nanostruktur ebenfalls durch einen geeigneten Plasmaprozess erfolgen oder mit einer anodischen Oxidation von metallhaltigen Oberflächen, wie in der Veröffentlichung von S. Shibuichi, T. Yamamoto, T. Onda and K. Tsujii, Journal of Colloid and Interface Science 208, 287-294 (1998) beschrieben.In a metal substrate, the nanostructure may also be by a suitable plasma process or by anodic oxidation of metal-containing surfaces as described in S. Shibuichi, T. Yamamoto, T. Onda and K. Tsujii, Journal of Colloid and Interface Science 208, 287-294 (1998).
Bei den Varianten zwei und drei wird in einem nächsten Schritt, mindestens in Teilbereichen eine kohlenwasserstoffhaltige und/oder siliziumoxidhaltige Schutzschicht 6 in einer Vakuumkammer 20 aus einer Plasmaentladung auf das Substrat 1 abgeschieden, wie dies in Figur 4 dargestellt ist. Hierzu wird dem Plasma ein kohlenwasserstoffhaltiges und/oder Silizium- und sauerstoffhaltiges Gas zugeführt, wobei eine Schichtdicke 6 erzeugt wird, welche im Bereich von 2.0 bis 500 nm, vorzugsweise im Bereich von 5.0 bis 100 nm liegt. Bei transparenten, farblosen Beschichtungen beträgt die Schichtdicke 5.0 bis 50 nm. Mit dieser Schutzschicht 6 wird das Werkstück 10 vor unerwünschten Veränderungen durch schädliche Umgebungseinflüsse geschützt. Eine derartige Schutzschicht 6 wird mit Vorteil als dichtes, dreidimensional hochvernetztes plasmapolymerisiertes Gerüst, welche biegsam und weich ist oder als harte und vor mechanischen Beschädigungen (Kratzschutz, etc.) ausgebildet.In variants two and three, in a next step, at least in partial regions, a protective layer 6 containing hydrocarbons and / or silicon oxide is deposited in a vacuum chamber 20 from a plasma discharge onto the substrate 1, as shown in FIG. For this purpose, a hydrocarbon-containing and / or silicon-containing and oxygen-containing gas is supplied to the plasma, a layer thickness 6 being produced which is in the range from 2.0 to 500 nm, preferably in the range from 5.0 to 100 nm. For transparent, colorless coatings, the layer thickness is 5.0 to 50 nm. With this protective layer 6, the workpiece 10 is protected against undesired changes due to harmful environmental influences. Such a protective layer 6 is advantageously designed as a dense, three-dimensionally highly crosslinked, plasma-polymerized scaffold which is flexible and soft or as hard and against mechanical damage (scratch protection, etc.).
Die Schutzschicht 6 sollte mit Vorteil die Permeabilität von Sauerstoff um mindestens den Faktor 10 gegenüber dem unbeschichteten, gasdurchlässigen Substrat 1 erniedrigen. Dies ist beispielsweise messbar durch die Plasmabeschichtung einer 12 μm dicken Polyethylenterephthalat-Folie, welche eine Sauerstoff-Permeabilität weniger als 25 ml/m2xTagxbar aufweisen sollte. Die auf eine Metalloberfläche abgeschiedene mit metallhaltigen Nanopartikeln dotierte plasmapolymerisierte kohlenwasserstoffhaltige Schutzschicht 6 hat einen korrosionshemmenden Effekt, der sich folgendermassen äussert: wird dieselbe Schutzschicht mit metallhaltigen Teilchen 11 dotiert, um das elektrochemische Potential des metallhaltigen Substrates zu verschieben, wird die korrosionsschützende Wirkung gegenüber einem gleichfalls beschichteten, nicht-mikrostrukturierten Substrat mindestens verdoppelt.The protective layer 6 should advantageously lower the permeability of oxygen by at least a factor of 10 compared with the uncoated, gas-permeable substrate 1. This can be measured, for example, by the plasma coating of a 12 μm thick polyethylene terephthalate film, which should have an oxygen permeability of less than 25 ml / m 2 xTagxbar. The plasma-polymerized hydrocarbon-containing protective layer 6 doped with metal-containing nanoparticles and deposited on a metal surface has a corrosion-inhibiting effect which is expressed as follows: if the same protective layer is doped with metal-containing particles 11 in order to shift the electrochemical potential of the metal-containing substrate, the anti-corrosive effect is achieved also coated, non-microstructured substrate at least doubled.
In den Figuren 6, 7a und /b ist vergrössert und im Querschnitt ein das fertig be- handelte und beschichtete Werkstück 10 dargestellt mit einer mikrostrukturierten Substratoberfläche 2, 3 mit darüber liegender Schutzschicht 6 und einer abschlie- ssenden Deckschicht 7 mit der Werkstückoberfläche 9. Diese Kombination ermöglicht nun die Herstellung von Werkstückoberflächen 9, welche gewünscht einstellbare hydrophobe Verhalten aufweisen, mit einem WCA von grösser als 90°. Für die meisten Anwendungen wird mit Vorteil ein WCA eingestellt der im Bereich von 90° bis 160° liegt, vorzugsweise im Bereich von 110° bis 160°.In Figures 6, 7a and / b is enlarged and in cross-section a finished treated and coated workpiece 10 shown with a microstructured substrate surface 2, 3 with overlying protective layer 6 and a final cover layer 7 with the workpiece surface 9. Diese Combination now allows the production of workpiece surfaces 9, which have desired adjustable hydrophobic behavior, with a WCA greater than 90 °. For most applications, a WCA is advantageously set which is in the range of 90 ° to 160 °, preferably in the range of 110 ° to 160 °.
In den Figuren 7a und 7b ist vergrössert und im Querschnitt das fertig behandelte und beschichtete Werkstück 10 dargestellt. Das Substrat 1 mit der mikrostruktu- rierten Substratoberfläche 2, 3 mit darüber liegender Schutzschicht 6 mit inkorporierten metallhaltigen Nanopartikeln 11 und darüber liegender Deckschicht 7 mit inkorporierten metallhaltigen Nanopartikeln 8.In Figures 7a and 7b is enlarged and shown in cross section the finished treated and coated workpiece 10. The substrate 1 with the microstructured substrate surface 2, 3 with overlying protective layer 6 with incorporated metal-containing nanoparticles 11 and overlying cover layer 7 with incorporated metal-containing nanoparticles 8.
Gemäss Variante 1 wird das Werkstück 10 mit einer keramischen metalloxidhalti- gen Dünnschicht mit einer Dicke von 5.0 nm bis 500 nm ausgerüstet. Je nach Wahl der keramischen Deckschicht (TiO2, TiOx(OH)y, ZnO, AIOx, SiOx, ITO ((In)SnO2) und deren Hydroxide, etc.) werden durch die metallhaltigen Nanoparti- kel 8, die katalytische Wirkung und/oder die elektrische Leitfähigkeit (u.a. Anti- Statik Effekt) erhöht. Metallhaltige Nanopartikel 8 (Au, Ag, Pt, Pd, Rh, Cu, Fe, Ti, Zn, etc. oder Kombinationen daraus) werden mit 5 at% bis 50 at% - vorzugsweise 5 at% bis 20 at% - an den Korngrenzen der metalloxidhaltigen Oberfläche in die äussere Oberfläche, insbesondere in die obersten Atomlagen der Deckschicht imkorporiert. Im Falle der Verwendung von beispielsweise gold- oder silberhaltigen Nanopartikeln, welche eine inhärente bakterizide Wirkung aufweisen, werden die Keime durch die freigesetzten Metall-Ionen abgetötet. Gemäss Variante 2 wird ein mindestens an der Oberfläche polymeres Werkstück 10 mit einer Nanostruktur versehen, um die katalytische Wirkung der Deckschicht (TiO2, ZnO, etc.) zu erhöhen, welche beispielsweise die Detoxifikation an der Werkstückoberfläche ermöglicht. Die Keime werden abgetötet und anschliessend durch die photokatalytischen Redoxreaktionen abgebaut, idealerweise in die Endprodukte Kohlendioxid und Wasser.According to variant 1, the workpiece 10 is equipped with a ceramic metal oxide-containing thin film having a thickness of 5.0 nm to 500 nm. Depending on the choice of ceramic cover layer (TiO 2 , TiO x (OH) y , ZnO, AIO x , SiO x , ITO ((In) SnO 2 ) and their hydroxides, etc.) by the metal-containing nanoparticles 8, the catalytic effect and / or the electrical conductivity (including anti-static effect) increases. Metal-containing nanoparticles 8 (Au, Ag, Pt, Pd, Rh, Cu, Fe, Ti, Zn, etc., or combinations thereof) are added at the grain boundaries at 5 at% to 50 at%, preferably 5 at% to 20 at% the metal oxide-containing surface in the outer surface, in particular in the uppermost atomic layers of the cover layer is incorporated. In the case of using, for example, gold- or silver-containing nanoparticles which have an inherent bactericidal action, the germs are killed by the released metal ions. According to variant 2, a workpiece 10 which is polymeric at least on the surface is provided with a nanostructure in order to increase the catalytic effect of the covering layer (TiO 2 , ZnO, etc.) which, for example, enables detoxification on the workpiece surface. The germs are killed and then degraded by the photocatalytic redox reactions, ideally in the end products carbon dioxide and water.
Wenn es erforderlich ist, können bei dieser Variante 2 ebenfalls metallhaltige Nanopartikel an der Titandioxid-Oberfläche eingebettet werden. Dies ist für viele Anwendungen im Pharma- und Medizinalbereich sinnvoll, um eine keimtötende Wirkung auch ohne Lichtexposition oder einen Anti-Statik-Effekt erreichen zu können.If necessary, 2 metal-containing nanoparticles can also be embedded on the titanium dioxide surface in this variant. This is useful for many applications in the pharmaceutical and medical sector to achieve a germicidal effect even without exposure to light or an anti-static effect can.
Gemäss Variante 3 wird das Werkstück 10 mit einem katalytisch wirkenden Metalloxid (TiO2, ZnO, etc.) beschichtet und an deren Oberfläche mit metallhaltigen Nanopartikeln 8 versehen.According to variant 3, the workpiece 10 is coated with a catalytically active metal oxide (TiO 2 , ZnO, etc.) and provided on the surface with metal-containing nanoparticles 8.
In allen drei Varianten kann eine titanoxidhaltige Deckschicht 7 mit einer Dicke im Bereich von 5.0 nm bis 500 nm abgeschieden werden. Vorzugsweise wird eine photokatalytisch aktive Titandioxid-Schicht abgeschieden, welche eine selbstreini- gende, detoxifizierende Oberfläche aufweist und zusätzlich biokompatibel ist. Falls es sich um ein organisches Substrat (Polymer, Papier) handelt, ist vor der Abscheidung der titanoxidhaltigen Deckschicht 7 die Schutzschicht 6 notwendig, um eine mögliche Degradation des Substrates zu verhindern. Im Falle eines metallischen Substrates kann die titanoxidhaltige Schicht als Schutzschicht 6 direkt auf das Substrat abgeschieden werden. Die titanoxidhaltige Schicht ist für diese selbstreinigende Funktion bei jeder Anwendung die oberste Schicht. Die photokatalytischen Eigenschaften dieser titanoxidhaltigen Deckschicht 7 werden durch die Oberflächenvergrösserung des Substrates (Mikro - und/oder Nanostrukturierung) erhöht. Bei Vorliegen der erfindungsgemäss "erzwungenen" hydrophoben Ober- flächeneigenschaft wird eine organische Verunreinigung nicht nur photokatalytisch zerstört, sondern zusätzlich auch leicht abgewischt. Bei allen Beschichtungen ist es wichtig, beispielsweise durch die Wahl der Schichtdicke darauf zu achten, dass die Mikrostruktur 2, 3 und insbesondere auch die Nanostruktur 5 an der Werkstückoberfläche 9 zumindest noch abgebildet wird, um die Funktion erfüllen zu können.In all three variants, a titanium oxide-containing covering layer 7 having a thickness in the range from 5.0 nm to 500 nm can be deposited. Preferably, a photocatalytically active titanium dioxide layer is deposited, which has a self-cleaning, detoxifying surface and is additionally biocompatible. If it is an organic substrate (polymer, paper), the protective layer 6 is necessary before deposition of the titanium oxide-containing cover layer 7 in order to prevent possible degradation of the substrate. In the case of a metallic substrate, the titanium oxide-containing layer can be deposited as a protective layer 6 directly onto the substrate. The titanium oxide-containing layer is the topmost layer for this self-cleaning function in every application. The photocatalytic properties of this titanium oxide-containing cover layer 7 are increased by the surface enlargement of the substrate (microstructure and / or nanostructuring). In the presence of the "forced" hydrophobic surface property according to the invention, an organic contaminant is not only destroyed by photocatalytic methods, but also slightly wiped off. For all coatings, it is important, for example by choosing the layer thickness, to ensure that the microstructure 2, 3 and in particular also the nanostructure 5 on the workpiece surface 9 is at least still imaged in order to be able to fulfill the function.
Der Einsatzbereich von Werkstücken 10 mit keimtötend wirkenden Oberflächen 9 ist äusserst weit. Vorstellbar ist die Ausrüstung von Klimaanlagen, Luftbefeuchtern, sanitären Anlagen, Schwimmbäder, Textilien- und Gebrauchsgegenstände in Spitälern, Pharmaverpackungen, Heim- und Haushaltartikel, etc. Die Kombination mit dem hydrophoben Verhalten (Anti-Haft Effekt und gegebenenfalls auch Anti-Statik Effekt) ist wichtig für die Gewährleistung der Bewahrung der Oberflächeneigenschaften von Materialien wie Schutz vor Verunreinigung (Restverschmutzung), ökonomischen und hygienischen Aspekten (Restentleer- barkeit bei Verpackungen, Haltbarkeit von Pharmaverpackungen wie Tuben) und Oxidbildung von Metallen (Korrosion).The application of workpieces 10 with germicidal surfaces 9 is extremely far. The equipment of air conditioners, humidifiers, sanitary facilities, swimming pools, textiles and utensils in hospitals, pharmaceutical packaging, home and household items, etc. is imaginable. The combination with the hydrophobic behavior (anti-adhesion effect and possibly also anti-static effect) is important for ensuring the preservation of the surface properties of materials such as protection against contamination (residual contamination), economic and hygienic aspects (emptying of packaging, durability of pharmaceutical packaging such as tubes) and oxide formation of metals (corrosion).
Das Kondensationsverhalten des Wassers, d.h. die Tropfenbildung des Wassers wird durch die Einstellung der hydrophoben Verhaltenseigenschaften auf die Verwendung des Produktes zugeschnitten. Für eine aluminiumhaltige Oberfläche in einem Wärmetauscher oder Luftbefeuchter kann die Reinigungswartung durch die Verwendung von verunreinigungsabweisenden und/oder vor Korrosion geschützten Oberflächen massiv gesenkt werden.The condensation behavior of the water, i. The dripping of the water is tailored to the use of the product by adjusting the hydrophobic performance characteristics. For an aluminum-containing surface in a heat exchanger or humidifier, cleaning maintenance can be massively reduced by the use of contaminant repellant and / or corrosion protected surfaces.
Bei der Verarbeitung von Materialien wie Metalle und deren Legierungen vermindert der Anti-Haft-Effekt die aufwendige Entfernung der anhaftenden Schmutzpartikel und schützt das Substrat vor Korrosion, insbesondere wenn Nanopartikel 11 am Interphase der Schutzschicht 6 das elektrochemische Potential des Substrats verschieben, um einen kathodischen oder anodischen aktiven Schutz zu erzielen.In the processing of materials such as metals and their alloys, the anti-adhesion effect reduces the costly removal of adhering dirt particles and protects the substrate from corrosion, especially when nanoparticles 11 move the electrochemical potential of the substrate at the interphase of the protective layer 6, a cathodic or to achieve anodic active protection.
In diesem Zusammenhang ist auch die Kombination der hydrophoben Oberfläche mit dem Diffusionsschutz vor dem Transfer von Gasen wie Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxid sowie ein Migrationsschutz vor unerwünschten Zusatzstoffen aus den Verpackungen in die kontaktierende Umgebung wichtig. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Ausarbeitung von Kunststoffoberflächen - insbe- sondere von Polypropylen - ist die Erhaltung der Siegelfähigkeit des Werkstückes. Gegebenenfalls kann die Erhaltung der Versiegelungseigenschaften durch Auslassung von Behandlungsschritten in diesen Teilbereichen erhöht werden.In this context, the combination of the hydrophobic surface with the diffusion protection before the transfer of gases such as oxygen, nitrogen and carbon dioxide as well as a migration protection against undesired additives from the packaging in the contacting environment is important. Another advantage of the inventive development of plastic surfaces - in particular especially polypropylene - is the preservation of the sealability of the workpiece. If necessary, the preservation of the sealing properties can be increased by omitting treatment steps in these subregions.
Die Erfindung wird nun anschliessend anhand von weiteren Beispielen erläutert.The invention will now be explained with reference to further examples.
Beschreibung des Vorgehens für die Behandlung einer Polypropylen-Folie, welche beispielsweise 75 μm dick ist. Die einzelnen Arbeitsschritte sind in der Tabelle 1 aufgeführt.Description of the procedure for the treatment of a polypropylene film, which is for example 75 microns thick. The individual steps are listed in Table 1.
• 1. Schritt: Mit einer beheizbaren Prägewalze und einer Gummiwalze (Heissprägung) wird die Mikrostruktur in die Polypropylen-Folie geprägt.• 1st step: The microstructure is embossed into the polypropylene film with a heatable embossing roller and a rubber roller (hot stamping).
• 2. Schritt: Eine Vakuumkammer wird evakuiert, um einen Basisdruck von tiefer als ca. 10'2 mbar als den nachfolgenden Arbeitsdruck zu erreichen. Anschliessend werden die Arbeitsgase über Massenflusskontroller in die Vakuumkammer eingelassen, der Arbeitsdruck wird mit einem Druckmessgerät kontrolliert. Bei der zweiten Variante wird mit einem Plasmaverfahren bei Raumtemperatur eine Nanostruktur der Mikrostruktur mindestens in Teilbereichen auf das mikrostrukturierte Substrat überlagert.• Step 2: A vacuum chamber is evacuated to achieve a base pressure of lower than about 10 -2 mbar than the following working pressure. Subsequently, the working gases are introduced via mass flow controller in the vacuum chamber, the working pressure is controlled by a pressure gauge. In the second variant, a nanostructure of the microstructure is superimposed onto the microstructured substrate at least in some areas using a plasma method at room temperature.
1. Prozessstufe: RF-Plasma, Raumtemperatur, geerdetes Substrat1st process stage: RF plasma, room temperature, grounded substrate
Leistungsbereich: 200 bis 700 Watt, typischerweise bei 400 Watt Arbeitsdruck: ca. 1.0 x 10"2 mbarPower range: 200 to 700 watts, typically at 400 watts working pressure: approx. 1.0 x 10 "2 mbar
Arbeitsgas: 10 bis 60 sccm Sauerstoff Prozesszeit: 10 bis 60 sec.Working gas: 10 to 60 sccm oxygen process time: 10 to 60 sec.
2. Prozessstufe: RF-Plasma, Raumtemperatur, geerdetes Substrat2nd process stage: RF plasma, room temperature, grounded substrate
Leistungsbereich: 100 bis 600 Watt, typischerweise bei 300 Watt Arbeitsdruck: ca. 5 x 10'4 mbarPower range: 100 to 600 watts, typically at 300 watts working pressure: about 5 x 10 '4 mbar
Arbeitsgas: 10 bis 50 sccm Argon Prozesszeit: 10 bis 60 sec Prozesszeit: 10 bis 60 sec.Working gas: 10 to 50 sccm argon Process time: 10 to 60 sec. Process time: 10 to 60 sec.
• 3. Schritt: Die durch die Strukturierung vergrösserte Werkstückoberfläche wird mit einer dreidimensional hochvernetzten, plasmapolymerisierten Kohlenwasserstoffschicht bzw. DLC oder einer siliziumoxidhaltigen Schicht versehen. Die Strukturierungen werden dadurch fixiert und vor direktem Kontakt mit der Umgebung geschützt.• Step 3: The workpiece surface, which has been enlarged by the structuring, is provided with a three-dimensionally highly cross-linked, plasma polymerized hydrocarbon layer or DLC or a silicon oxide-containing layer. The structures are thereby fixed and protected from direct contact with the environment.
Beispiel für Prozessbedingungen: RF-Plasma, Raumtemperatur, Substrat geerdet, ohne oder mit VorlegespannungExample of process conditions: RF plasma, room temperature, substrate grounded, with or without bias voltage
Leistungsbereich: 50 bis 400 Watt, typischerweise bei 100 Watt Arbeitsdruck: 3 x 10"2 mbar Gasgemisch: 30 sccm C2H2, 15 sccm HePower range: 50 to 400 watts, typically at 100 watts Working pressure: 3 x 10 "2 mbar Gas mixture: 30 sccm C 2 H 2 , 15 sccm He
• 4. Schritt: Abscheidung einer photokatalytisch aktiven, titandioxidhaltigen Deckschicht (Anatas enthaltend) bei einer Substrattemperatur von < 8O0C.• 4th step: deposition of a photocatalytically active, titania-containing cover layer (containing anatase) at a substrate temperature of <8O 0 C.
Beispiel für Prozessbedingungen: Gepulster, reaktiver DC-Magnetron Sputter Pro- zess mit geerdetem Substrat und variabler Magnetfeldstärke: Leistung: 2000 WattExample of process conditions: Pulsed, reactive DC magnetron sputtering process with grounded substrate and variable magnetic field strength: Power: 2000 watts
Arbeitsdruckbereich: 1 x 10"2 mbar bis einige mbar, typischerweise 5 x 10'2 mbar Gasgemisch: 35 sccm Argon und 13 sccm SauerstoffWorking pressure range: 1 x 10 "2 mbar to a few mbar, typically 5 x 10 -2 mbar gas mixture: 35 sccm of argon and 13 sccm of oxygen
• 5. Schritt: Abscheidung von metallhaltigen Silber-Nanopartikeln mit einem Durchmesser von 3 bis 20 nm auf der photokatalytisch aktiven titanoxid haltigen Deckschicht 7 bei einer Substrattemperatur von < 5O0C.• 5th step: deposition of metal-containing silver nanoparticles with a diameter of 3 to 20 nm on the photocatalytically active titanium oxide-containing top layer 7 at a substrate temperature of <5O 0 C.
Beispiel für Prozessbedingungen bei einem nicht bewegten Substrat und ohne Deckblende (Shutter): Gepulster DC-Magnetron Sputter Prozess mit variabler Ma- gnetfeldstärke von einem Silber-Target und einem Substrat, das geerdet ist oder mit einer gepulsten RF-Vorlegespannung (0 bis -200 V) versehen wird.Example for process conditions with a non-moving substrate and without a shutter: pulsed DC magnetron sputtering process with variable magnet gnetfeldstärke of a silver target and a substrate which is grounded or provided with a pulsed RF reference voltage (0 to -200 V).
Leistung: 10 bis 50 Watt, mit steigender und sinkender Rampe von jePower: 10 to 50 watts, with rising and falling ramp each
0.5 sec und einem Plateau von 0.1 sec. Prozesszeit: 3 mal 1.1 sec.0.5 sec and a plateau of 0.1 sec. Process time: 3 times 1.1 sec.
Arbeitsdruckbereich: 3 x 103 bis 3 x 10"2 mbar, typischerweise 9 x 10'3 mbar Gasgemisch: 5 bis 15 sccm Argon und 10 bis 50 sccm HeliumWorking pressure range: 3 x 10 3 to 3 x 10 "2 mbar, typically 9 x 10 -3 mbar gas mixture: 5 to 15 sccm of argon and 10 to 50 sccm Helium
Bevorzugt ist für alle Plasmaprozesse ein Arbeitsdruckbereich von 5 x 10"4 mbar bis einige mbar, gegebenenfalls kann der Arbeitsdruck eine Atmosphäre erreichen. Die Plasmaprozesse werden bevorzugt bei Raumtemperatur durchgeführt (Substrat kann thermostatisiert, gekühlt oder leicht geheizt sein), das Werkstück ist geerdet oder mit einer gegebenenfalls - vorzugsweise gepulsten - Vorlegespannung versehen. Die Schichtdicke wird jeweils über die Behandlungszeit beziehungsweise Geschwindigkeit des Probentransfers variiert.Is preferred for all plasma processes, a working pressure ranging from 5 x 10 "4 mbar up to a few mbar, optionally, the working pressure can reach one atmosphere. The plasma processes are preferably carried out at room temperature (substrate may be thermostated, chilled or slightly heated), the workpiece is grounded or The layer thickness is varied in each case over the treatment time or speed of the sample transfer.
Tabelle 1 : Bereiche für gemessene Wasserkontaktwinkel von titandioxidhaltigen bzw. DLC-beschichteten Werkstück bestehend aus Polypropylen mit verschiedenen Mikro-Strukturelementen. Bei den titandioxidhaltig beschichteten, mikrostrukturierten Substraten sind die Werte mit und ohne Nanostrukturierung angegeben. Für die beschichtete, glatte bzw. nicht-mikrostrukturierte Werkstückoberfläche sind der Wasserkontaktwinkel und die Oberflächenenergie aufgeführt.Table 1: Areas for measured water contact angles of titanium dioxide-containing or DLC-coated workpiece consisting of polypropylene with different microstructural elements. In the titanium dioxide-containing coated, microstructured substrates, the values are given with and without nanostructuring. For the coated, smooth or non-microstructured workpiece surface, the water contact angle and the surface energy are listed.
Erläuterungen zur Tabelle: Die Wasserkontaktwinkel (WCA) wurden mit einem Kontaktwinkelmessgerät mit Verwendung der Testflüssigkeit destilliertes Wasser, gemäss den Normen ASTM D5725-95 und ASTM D724 bei 23°C und bei 50% relativer Feuchtigkeit bestimmt.Explanation of the table: The water contact angles (WCA) were determined with a contact angle meter using the test liquid distilled water, according to the standards ASTM D5725-95 and ASTM D724 at 23 ° C and at 50% relative humidity.
Eine mikrostrukturierte, mit einer DLC - bzw. a-C:H, oder silan-haltige a-Si/C:H - plasmabeschichtete Werkstückoberfläche ermöglicht eine stabiles, hydrophobes Verhalten mit einem WCA > 90°. Diese Werkstückoberfläche ist charakterisiert durch eine Oberflächenenergie von < 37 mN/m - gemessen auf der glatten Werk- Stückoberfläche -, welche über einen längeren Zeitraum stabil ist. Ohne Mi- krostrukturierung hat die Oberfläche einen Wasserkontaktwinkel, der je nach Deckschicht in einem grossen Bereich einstellbar ist und sich gemäss Tabelle in einem Bereich von 45 ° (TiO2, SiO2, etc.) befindet, wobei sich die Oberflächenenergie im Bereich von 49 mN/m (TiO2, SiO2, etc.) bewegt.A microstructured, with a DLC - or aC: H, or silane-containing a-Si / C: H - plasma-coated workpiece surface allows a stable, hydrophobic behavior with a WCA> 90 °. This workpiece surface is characterized by a surface energy of <37 mN / m - measured on the smooth workpiece surface - which is stable over a longer period of time. Without microstructuring, the surface has a water contact angle which, depending on the cover layer, can be set in a wide range and is within a range of 45 ° (TiO 2 , SiO 2 , etc.) according to the table, the surface energy being in the region of 49 mN / m (TiO 2 , SiO 2 , etc.) is moved.
Wird nun eine Werkstückoberfläche nur in Teilbereichen mit der Mikrostruktur versehen, kann durch die Kombination mit der TiO2-Deckschicht (7) folgende Situation entstehen:If a workpiece surface is provided with the microstructure only in partial areas, the following situation can arise through the combination with the TiO 2 cover layer (7):
- glatter Teil: hydrophiles Verhalten mit WCA < 90 ° - mikrostrukturierter Teil: hydrophobes Verhalten mit WCA > 90 °- smooth part: hydrophilic behavior with WCA <90 ° - microstructured part: hydrophobic behavior with WCA> 90 °
Durch die Kombination mit der Nanostruktur wird der Kontaktwinkel signifikant erniedrigt, jedoch insbesondere auf der glatten, nicht-strukturierten Werkstückoberfläche. Eine weitere konkrete Anwendung der hydrophoben Oberfläche ist das Verhindern des Eindringens von Wasser an die Materialoberfläche, das mehrere nachteilige Auswirkungen haben kann. Korrosionsverursachende Teilchen (Elektrolyte, Salze, etc.) können an die Oberfläche bzw. Grenzfläche des Grundmaterials transportiert werden und dort reagieren. Für den Korrosionsschutz ist eine schnell trocknende, hydrophobe Oberfläche von Vorteil. Die Oberfläche ist dadurch auch verunreinigungsabweisend. Die Implantation von metallhaltigen Nanopartikeln in der Schutzschicht 6 schützt zusätzlich das metallische Substrat vor Korrosion, falls das elektrochemische Potential des Substrates entsprechend modifiziert wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass permeierende Gase und Verbindungen mit diesen metallhaltigen Nanopartikeln reagieren können und dadurch die Diffusionseigenschaften in einer Sperrschicht selektiv beeinflussen. Die Schutzwirkung wird auch in diesem Fall durch die Kombination aus den min- destens vier möglichen Effekten der jeweiligen Anwendung angepasst: Diffusionsbarriere, elektrochemischer Effekt, hydrophobe Oberfläche und einer gegebenenfalls keimtötend wirkenden Oberfläche.The contact angle is significantly reduced by the combination with the nanostructure, but especially on the smooth, non-structured workpiece surface. Another concrete application of the hydrophobic surface is to prevent the ingress of water onto the material surface, which can have several adverse effects. Corrosion-causing particles (electrolytes, salts, etc.) can be transported to the surface or interface of the base material and react there. For corrosion protection, a fast-drying, hydrophobic surface is an advantage. The surface is therefore also contamination-repellent. The implantation of metal-containing nanoparticles in the protective layer 6 additionally protects the metallic substrate from corrosion if the electrochemical potential of the substrate is modified accordingly. Another advantage is that permeable gases and compounds can react with these metal-containing nanoparticles and thereby selectively influence the diffusion properties in a barrier layer. The protective effect is also adapted in this case by the combination of the at least four possible effects of the respective application: diffusion barrier, electrochemical effect, hydrophobic surface and an optionally germicidal surface.
Bei den Verarbeitungsprozessen von Materialien werden die Werkstücke oftmals verunreinigt und müssen anschliessend nachgereinigt werden. Diese Restverschmutzung ist insbesondere nachteilig, wenn die Schmutzpartikel an der Werkstückoberfläche gut haften. Hier ist die Einstellung des Kontaktwinkels des Werkstücks gegenüber dem verunreinigenden Medium besonders wichtig und liegt bei Metallen in einem Bereich von > 120°.In the processing of materials, the workpieces are often contaminated and must be subsequently cleaned. This residual contamination is particularly disadvantageous if the dirt particles adhere well to the workpiece surface. Here, the adjustment of the contact angle of the workpiece against the contaminating medium is particularly important and is in metals in a range of> 120 °.
Die rasche und vollständige Entfernung von Ablagerungen auf den Materialoberflächen wird deshalb durch ein massgeschneidertes Verhalten (hydrophob oder hydrophil) optimiert. Anwendungen im Pharmabereich wie beispielsweise die Reinigung oder die Verunreinigungsabstossung von der Verpackungsaussenseite sowie die Restentleerung des Verpackungsinhaltes sind von besonderem Interesse. The rapid and complete removal of deposits on the material surfaces is therefore optimized by tailor-made behavior (hydrophobic or hydrophilic). Applications in the pharmaceutical sector, such as the cleaning or impurity rejection from the outside of the packaging as well as the emptying of the contents of the packaging are of particular interest.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung einer Werkstückoberfläche (9) mit vorgebbarem hydrophoben Verhalten mit einem Wasserkontaktwinkel (WCA) von grösser als 90° umfassend die folgenden Schritte:1. A method for producing a workpiece surface (9) with predeterminable hydrophobic behavior with a water contact angle (WCA) of greater than 90 °, comprising the following steps:
a) es wird ein Substrat (1) verwendet, in welches mindestens in Teilbereichen mechanisch eine linienartige oder gitterartige Mikrostruktur (2, 3) mit Vertiefungen oder Erhöhungen (2) eingeprägt wird, die aus einer Vielzahl von aneinander hängenden Strukturelementen (3) gebildet wird, deren einzelne Ausdehnungen (I, I') im Bereich von 3 μm bis 50 μm liegen, und dass zwischen den angrenzenden Strukturelementen (3) gra- benförmige Vertiefungen oder Erhöhungen (2) mit einer Tiefe im Bereich von 1 μm bis 10 μm ausgebildet werden, welche um die Strukturele- mente (3) mit einer Breite im Bereich von 3 μm bis 11 μm angeordnet sind;a) it is a substrate (1) is used, in which at least in partial areas mechanically a line-like or lattice-like microstructure (2, 3) with depressions or elevations (2) is impressed, which is formed from a plurality of contiguous structural elements (3) whose individual dimensions (I, I ') are in the range of 3 μm to 50 μm, and in that trench-shaped depressions or elevations (2) having a depth in the range from 1 μm to 10 μm are formed between the adjoining structural elements (3) which are arranged around the Strukturele- elements (3) with a width in the range of 3 microns to 11 microns;
b) in einem weiteren Schritt wird mindestens eine Deckschicht (7) in einer Vakuumkammer (20) aus einer Plasmaentladung mindestens in Teilbe- reichen auf das Substrat (1) abgeschieden, die mindestens ein metallhaltiges und ein sauerstoffhaltiges Gas und/oder eine metalloxidhaltige Verbindung enthält und eine Schichtdicke im Bereich von 5.0 bis 500 nm aufweist.b) in a further step, at least one cover layer (7) is deposited in a vacuum chamber (20) from a plasma discharge at least in Teilbe- areas on the substrate (1) containing at least one metal-containing and an oxygen-containing gas and / or a metal oxide-containing compound and has a layer thickness in the range of 5.0 to 500 nm.
2. Verfahren zur Herstellung einer polymeren Werkstückoberfläche (9) mit vorgebbarem hydrophoben Verhalten mit einem Wasserkontaktwinkel (WCA) von grösser als 90° sowie einer keimtötend wirkenden Werkstückoberfläche umfassend die folgenden Schritte:2. A method for producing a polymeric workpiece surface (9) with predeterminable hydrophobic behavior with a water contact angle (WCA) of greater than 90 ° and a germicidal workpiece surface comprising the following steps:
a) es wird ein Substrat (1) verwendet, welches mindestens an der Oberfläche (4) aus Kunststoff (1a) besteht und in diese Kunststoffoberfläche (4) wird mindestens in Teilbereichen mechanisch eine linienartige oder gitterartige Mikrostruktur (2, 3) mit Vertiefungen oder Erhöhungen (2) eingeprägt, die aus einer Vielzahl von aneinander hängenden Strukturelementen (3) gebildet wird, deren einzelne Ausdehnungen (I, I') im Bereich von 3 μm bis 50 μm liegen, und dass zwischen den angrenzendena) a substrate (1) is used, which consists of plastic (1a) at least on the surface (4) and in this plastic surface (4) a line-like or lattice-like microstructure (2, 3) with indentations or elevations (2) is impressed mechanically, at least in partial regions, which is formed from a multiplicity of structural elements (3) hanging from one another, whose individual extensions (I, I ') are in the range of 3 microns to 50 microns, and that between the adjacent
Strukturelementen (3) grabenförmige Vertiefungen oder Erhöhungen (2) mit einer Tiefe im Bereich von 1 μm bis 10 μm ausgebildet werden, welche um die Strukturelemente (3) mit einer Breite im Bereich von 3 μm bis 11 μm angeordnet sind;Structural elements (3) trench-shaped depressions or elevations (2) are formed with a depth in the range of 1 micron to 10 microns, which are arranged around the structural elements (3) having a width in the range of 3 microns to 11 microns;
b) nach der mechanischen Strukturierung wird das Substrat (1) in einer Vakuumkammer (20) in mindestens zwei Schritten mit einer Plasmaentladung mindestens in Teilbereichen behandelt, wobei bei einem ersten Schritt dem Plasma mindestens Sauerstoff oder Wasserstoff zu- geführt wird zur chemischen Ätzung der Substratoberfläche (4) und bei dem darauf folgenden zweiten Schritt dem Plasma mindestens ein Edelgas beigefügt wird zur lonenätzung der Substratoberfläche (4);b) after the mechanical structuring, the substrate (1) is treated in a vacuum chamber (20) in at least two steps with a plasma discharge at least in partial areas, wherein in a first step the plasma at least oxygen or hydrogen is supplied to the chemical etching of the substrate surface (4) and in the subsequent second step, the plasma is at least one noble gas is added to the ion etching of the substrate surface (4);
c) nach der Plasmabehandlung wird eine kohlenwasserstoffhaltige Schutz- schicht (6) in einer Vakuumkammer (20) aus einer Plasmaentladung auf das Substrat (1) mindestens in Teilbereichen abgeschieden, welcher mindestens ein kohlenwasserstoffhaltiges Gas zugeführt wird, und dass eine Schichtdicke erzeugt wird, welche im Bereich von 2.0 nm bis 70 nm liegt;c) after the plasma treatment, a hydrocarbon-containing protective layer (6) is deposited in a vacuum chamber (20) from a plasma discharge onto the substrate (1) at least in subregions to which at least one hydrocarbon-containing gas is supplied and a layer thickness is generated is in the range of 2.0 nm to 70 nm;
d) in einem weiteren Schritt wird mindestens eine Deckschicht (7) in einer Vakuumkammer (20) aus einer Plasmaentladung mindestens in Teilbereichen auf das Substrat (1) abgeschieden, die mindestens ein metallhaltiges und ein sauerstoffhaltiges Gas und/oder eine metalloxidhaltige Verbindung enthält und eine Schichtdicke im Bereich von 5.0 bis 100 nm aufweist. d) in a further step, at least one cover layer (7) is deposited in a vacuum chamber (20) from a plasma discharge at least in partial areas on the substrate (1) containing at least one metal-containing and an oxygen-containing gas and / or a metal oxide-containing compound and a Layer thickness in the range of 5.0 to 100 nm.
3. Verfahren zur Herstellung einer Werkstückoberfläche (9) mit vorgebbarem hydrophoben Verhalten mit einem Wasserkontaktwinkel (WCA) von grösser als 90° sowie einer keimtötend wirkenden Werkstückoberfläche umfassend die folgenden Schritte:3. A method for producing a workpiece surface (9) with predeterminable hydrophobic behavior with a water contact angle (WCA) of greater than 90 ° and a germicidal workpiece surface comprising the following steps:
a) es wird ein Substrat (1) verwendet, in welches mindestens in Teilbereichen mechanisch eine linienartige oder gitterartige Mikrostruktur (2, 3) mit Vertiefungen oder Erhöhungen (2) eingeprägt wird, die aus einer Vielzahl von aneinander hängenden Strukturelementen (3) gebildet wird, deren einzelne Ausdehnungen (I, I') im Bereich von 3 μm bis 50 μm liegen, und dass zwischen den angrenzenden Strukturelementen (3) gra- benförmige Vertiefungen oder Erhöhungen (2) mit einer Tiefe im Bereich von 1 μm bis 10 μm ausgebildet werden, welche um die Strukturele- mente (3) mit einer Breite im Bereich von 3 μm bis 11 μm, angeordnet sind;a) it is a substrate (1) is used, in which at least in partial areas mechanically a line-like or lattice-like microstructure (2, 3) with depressions or elevations (2) is impressed, which is formed from a plurality of contiguous structural elements (3) whose individual dimensions (I, I ') are in the range of 3 μm to 50 μm, and in that trench-shaped depressions or elevations (2) having a depth in the range from 1 μm to 10 μm are formed between the adjoining structural elements (3) which are arranged around the Strukturele- elements (3) with a width in the range of 3 microns to 11 microns;
b) nach der Plasmabehandlung wird eine kohlenwasserstoffhaltige Schutzschicht (6) in einer Vakuumkammer (20) aus einer Plasmaentladung auf das Substrat (1) mindestens in Teilbereichen abgeschieden, welcher mindestens ein kohlenwasserstoffhaltiges Gas zugeführt wird, und dass eine Schichtdicke erzeugt wird, welche im Bereich von 2.0 nm bis 500 nm liegt;b) after the plasma treatment, a hydrocarbon-containing protective layer (6) is deposited in a vacuum chamber (20) from a plasma discharge on the substrate (1) at least in partial areas, to which at least one hydrocarbon-containing gas is supplied, and that a layer thickness is generated, which is in the range from 2.0 nm to 500 nm;
c) in einem weiteren Schritt wird mindestens eine Deckschicht (7) in einerc) in a further step, at least one cover layer (7) in a
Vakuumkammer (20) aus einer Plasmaentladung mindestens in Teilbereichen auf das Substrat (1) abgeschieden, welcher ein metallhaltiges und sauerstoffhaltiges Gas und/oder eine metalloxidhaltige Verbindung zugeführt wird, und dass eine Schichtdicke erzeugt wird, welche im Be- reich von 5.0 nm bis 500 nm liegt. d) in einem weiteren Schritt werden mindestens eine Art von metallhaltigen Nanopartikel (8) in einer Vakuumkammer (20) aus einer Plasmaentladung mindestens in Teilbereichen auf das Substrat (1) abgeschieden, welcher mindestens ein metallhaltiges Gas zugeführt wird, und dass diese eine Partikelgrösse von 1.0 bis 70 nm Durchmesser aufweisen.Vacuum chamber (20) from a plasma discharge at least in some areas on the substrate (1) deposited, which is supplied to a metal-containing and oxygen-containing gas and / or a metal oxide-containing compound, and that a layer thickness is generated, which in the range of 5.0 nm to 500 nm is located. d) in a further step, at least one type of metal-containing nanoparticles (8) are deposited in a vacuum chamber (20) from a plasma discharge at least in some areas on the substrate (1), which at least one metal-containing gas is supplied, and that this particle size of 1.0 to 70 nm in diameter.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äu- ssere Oberfläche (9) - insbesondere die obersten Atomlagen der Deckschicht (7) - mit mindestens einer Art von metallhaltigen Nanopartikeln (8) gemäss Plasmabehandlung (3d) des Substrates (1) versehen sind, und dass diese eine Partikelgrösse von 1.0 bis 70 nm Durchmesser aufweisen.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the outer surface (9) - in particular the uppermost atomic layers of the cover layer (7) - with at least one type of metal-containing nanoparticles (8) according to plasma treatment (3d) of the substrate ( 1), and that they have a particle size of 1.0 to 70 nm in diameter.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (7) aus einem katalytisch aktiven Metalloxid aus der Reihe von TiO2 und ZnO besteht.5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the cover layer (7) consists of a catalytically active metal oxide from the series of TiO 2 and ZnO.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die äu- ssere Oberfläche (9) der Deckschicht (7) mit mindestens einer Art von metallhaltigen Nanopartikeln (8) gemäss Plasmabehandlung (3d) des Substra- tes (1) aus der Reihe von Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Cu, Fe, Zn, Ti inkorporiert wird.6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the outer surface (9) of the cover layer (7) with at least one type of metal-containing nanoparticles (8) according to plasma treatment (3d) of the substrate (1) from the A series of Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Cu, Fe, Zn, Ti is incorporated.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die äu- ssere Oberfläche (9) - insbesondere die obersten Atomlagen der Deckschicht (7) - mit mindestens einer Art von metallhaltigen Nanopartikeln (8) gemäss Plasmabehandlung (3d) des Substrates (1) mit 5 bis 50 at% - vorzugsweise mit 5 bis 20 at% - versehen sind.7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that the outer surface (9) - in particular the uppermost atomic layers of the cover layer (7) - with at least one type of metal-containing nanoparticles (8) according to plasma treatment (3d) of the substrate ( 1) with 5 to 50 at% - preferably with 5 to 20 at% - are provided.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine kohlenwasserstoffhaltige, haftvermittelnde Schutzschicht (6) unterhalb der Deckschicht (7) in einer Vakuumkammer (20) aus einer Plasmaentladung auf das Substrat (1) mindestens in Teilbereichen abgeschieden wird, welcher mindestens ein kohlenwasserstoffhaltiges Gas zugeführt wird, und dass eine Schichtdicke erzeugt wird, welche im Bereich von 2.0 nm bis 500 nm liegt;.8. The method according to claim 1 to 7, characterized in that a hydrocarbon-containing, adhesion-promoting protective layer (6) below the cover layer (7) in a vacuum chamber (20) from a plasma discharge to the substrate (1) is deposited at least in some areas, which at least one hydrocarbon-containing gas is supplied, and that a layer thickness is generated which is in the range of 2.0 nm to 500 nm.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine sili- ziumoxidhaltige Schutzschicht (6) unterhalb der Deckschicht (7) in einer Vakuumkammer (20) aus einer Plasmaentladung auf das Substrat (1) mindestens in Teilbereichen abgeschieden wird, welcher mindestens ein silizium- haltiges und mindestens ein sauerstoffhaltiges Gas zugeführt wird, und dass eine Schichtdicke erzeugt wird, welche im Bereich von 2.0 nm bis 500 nm liegt;.9. The method according to claim 1 to 8, characterized in that a silicon oxide-containing protective layer (6) below the cover layer (7) in a vacuum chamber (20) from a plasma discharge to the substrate (1) is deposited at least in some areas, which at least a silicon-containing and at least one oxygen-containing gas is supplied, and that a layer thickness is generated which is in the range of 2.0 nm to 500 nm.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die koh- lenwasserstoffhaltige, haftvermittelnde Schutzschicht (6) mindestens in Teilbereichen mit mindestens einer Art von metallhaltigen Nanopartikeln (11) im Bereich von 5 bis 50 at% - vorzugsweise von 5 bis 20 at% - versehen ist.10. The method according to claim 1 to 8, characterized in that the hydrocarbon-containing, adhesion-promoting protective layer (6) at least in some areas with at least one type of metal-containing nanoparticles (11) in the range of 5 to 50 at% - preferably from 5 to 20 at% - is provided.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat (1) ein Kunststoff oder ein Metall verwendet wird, vorzugsweise ein duktiler Kunststoff, ein duktiles Metall oder ein metallisch be- schichteter duktiler Kunststoff.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that as substrate (1) a plastic or a metal is used, preferably a ductile plastic, a ductile metal or a metallically coated ductile plastic.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (6) mit einer Dicke im Bereich von 2.0 nm bis 50 nm abgeschieden wird.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the protective layer (6) is deposited with a thickness in the range of 2.0 nm to 50 nm.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff des Substrates (1) ein Thermoplast verwendet wird, vorzugsweise Polypropylen.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that a thermoplastic is used as the plastic of the substrate (1), preferably polypropylene.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die linienartige oder gitterartige Mikrostruktur (2, 3) aus sich periodisch wiederholenden, gleichen Strukturelementen (3) erzeugt wird, vorzugsweise durch mechanisches Einprägen.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the line-like or lattice-like microstructure (2, 3) of periodically repetitive, the same structural elements (3) is generated, preferably by mechanical impressions.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostruktur (2, 3) durch ein Heissprägeverfahren erzeugt wird.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the microstructure (2, 3) is produced by a hot stamping process.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass für das Substrat (1) ein Band verwendet wird, vorzugsweise eine Folie, eine Membran, ein Textil und / oder ein Gewebe.16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that for the substrate (1), a tape is used, preferably a film, a membrane, a textile and / or a fabric.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass für das Substrat (1) ein dreidimensionaler Körper verwendet wird, der innen und/oder aussen oberflächenbehandelt wird.17. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized in that for the substrate (1), a three-dimensional body is used, which is surface-treated inside and / or outside.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das mikrostrukturierte Substrat (1) vor der Abscheidung der Schutzschicht (6) in einer Vakuumkammer (20) mit einer Plasmabehandlung gereinigt wird, indem vorzugsweise Argon zugeführt wird.18. The method according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the microstructured substrate (1) is cleaned prior to the deposition of the protective layer (6) in a vacuum chamber (20) with a plasma treatment, preferably by argon is supplied.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Plasmabehandlung (2b) mit den zwei Behandlungsschritten mindestens in Teilbereichen der Substratoberfläche (4), eine Nanostruktur (6') herausgearbeitet wird, mit den Abmessungen von 40 bis 200 nm und mit Strukturhöhen, die im Bereich von 20 bis 120 nm liegen.19. The method according to any one of claims 1 to 18, characterized in that with the plasma treatment (2b) with the two treatment steps at least in partial areas of the substrate surface (4), a nanostructure (6 ') is worked out, with the dimensions of 40 to 200 nm and with structure heights ranging from 20 to 120 nm.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass an der behandelten Oberfläche (9) des Werkstückes (10) ein Wasserkontaktwinkel erzeugt wird, der im Bereich von 90° bis 160° liegt, vorzugsweise im Bereich von 110° bis 160°.20. The method according to any one of claims 1 to 19, characterized in that on the treated surface (9) of the workpiece (10), a water contact angle is generated, which is in the range of 90 ° to 160 °, preferably in the range of 110 ° 160 °.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abscheidung der Schutzschicht (6) mindestens eine metallhalti- ge Nanopartikel (11) inkorporiert wird, welche den Korrosionsschutz des metallhaltigen Werkstückes (10) erhöht oder die Diffusionseigenschaften von permeierenden Verbindungen beeinflusst. 21. The method according to any one of claims 1 to 20, characterized in that during the deposition of the protective layer (6) at least one metallhalti- ge nanoparticles (11) is incorporated, which increases the corrosion protection of the metal-containing workpiece (10) or influences the diffusion properties of permeating compounds.
22. Werkstück enthaltend ein mindestens einseitig an der Oberfläche (4) struktu- riertes und beschichtetes Substrat (1), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in Teilbereichen mechanisch eine Mikrostruktur (2, 3) mit Vertiefungen oder Erhöhungen (2) eingeprägt ist, die aus einer Vielzahl von aneinander hängenden Strukturelementen (3) mit einzelnen Ausdehnungen im Bereich von 3 bis 50 μm gebildet ist, und dass zwischen den angrenzenden Strukturelementen (3) Vertiefungen oder Erhöhungen grabenförmig ausgebildet sind, welche um die Strukturelemente angeordnet sind und dass der Mikrostruktur (2, 3) mindestens in Teilbereichen eine kohlenwasserstoffhalti- ge oder siliziumhaltige Schutzschicht (6), mit einer Schichtdicke im Bereich von 2.0 bis 500 nm überlagert ist und dass mindestens in Teilbereichen dar- über eine photokatalytisch aktive titanoxidhaltige Schicht als Deckschicht (7) angeordnet ist mit der äusseren Oberfläche (9), welche mit metallhaltigen Nanopartikeln (8) versehen ist und dass das Werkstück (10) an dieser Oberfläche (9) einen Wasserkontaktwinkel von > 90° aufweist.22. Workpiece comprising a substrate (1) structured and coated on at least one side on the surface (4), characterized in that mechanically at least in partial areas a microstructure (2, 3) with indentations or elevations (2) is embossed a plurality of contiguous structural elements (3) with individual dimensions in the range of 3 to 50 microns, and in that between the adjacent structural elements (3) depressions or elevations are trench-shaped, which are arranged around the structural elements and that the microstructure (2 , 3) at least in some areas a hydrocarbon-containing or silicon-containing protective layer (6) is superimposed with a layer thickness in the range of 2.0 to 500 nm and that at least in some areas a photocatalytically active titanium oxide-containing layer is arranged as a cover layer (7) the outer surface (9), which with metal-containing nanoparticles (8) ver is seen and that the workpiece (10) on this surface (9) has a water contact angle of> 90 °.
23. Werkstück enthaltend ein mindestens einseitig an der Oberfläche (4) strukturiertes und beschichtetes Substrat (1), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in Teilbereichen mechanisch eine Mikrostruktur (2, 3) mit Vertiefungen oder Erhöhungen (2) eingeprägt ist, die aus einer Vielzahl von aneinander hängenden Strukturelementen (3) mit einzelnen Ausdehnungen im Be- reich von 3 bis 50 μm gebildet ist, und dass zwischen den angrenzenden23 workpiece comprising at least one side of the surface (4) structured and coated substrate (1), characterized in that mechanically at least in partial areas a microstructure (2, 3) with depressions or elevations (2) is embossed, consisting of a plurality is formed of contiguous structural elements (3) with individual dimensions in the range of 3 to 50 μm, and that between the adjacent structural elements (3)
Strukturelementen (3) Vertiefungen oder Erhöhungen grabenförmig ausgebildet sind, welche um die Strukturelemente angeordnet sind und darüber mindestens in Teilbereichen eine mindestens eine metallhaltige Nanopartikel (11) enthaltende Schutzschicht (6) abgelegt ist, die eine Diffusionsbarriere gegenüber dem unbeschichteten Substrat (1) darstellt und dass darüber mindestens in Teilbereichen mindestens eine weitere Schicht als Deck- schicht (7) angeordnet ist mit der äusseren Oberfläche (9) und dass das Werkstück an dieser Oberfläche (9) einen Wasserkontaktwinkel von > 90° aufweist. Structural elements (3) depressions or elevations are trench-shaped, which are arranged around the structural elements and at least in subregions a at least one metal-containing nanoparticles (11) containing protective layer (6) is stored, which is a diffusion barrier relative to the uncoated substrate (1) and that, at least in some areas, at least one further layer is used as cover Layer (7) is arranged with the outer surface (9) and that the workpiece on this surface (9) has a water contact angle of> 90 °.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6742966B2 (en) * 2001-01-12 2004-06-01 James D. Cook Expansion shell assembly
FR2934709B1 (en) * 2008-08-01 2010-09-10 Commissariat Energie Atomique THERMAL EXCHANGE STRUCTURE AND COOLING DEVICE HAVING SUCH A STRUCTURE.
US8987632B2 (en) * 2009-10-09 2015-03-24 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Modification of surface energy via direct laser ablative surface patterning
US20110287217A1 (en) * 2010-05-21 2011-11-24 Prantik Mazumder Superoleophobic substrates and methods of forming same
KR101311754B1 (en) * 2011-04-08 2013-09-26 한국기계연구원 Method for fabricating of surface structure of metal having an Superhydrophobic/Superhydrophilic property coatings
CN102345134B (en) * 2011-09-13 2013-02-13 蔺增 Preparation method for wettability controllable porous structure of titanium and titanium alloy surface
CN102407219A (en) * 2011-09-19 2012-04-11 北京航空航天大学 Preparation method of super-hydrophobic surface of amorphous metal
US20150075603A1 (en) * 2012-03-22 2015-03-19 Vitriflex, Inc. Novel hydrophobic coatings and methods and compositions relating thereto
KR101258465B1 (en) 2013-02-18 2013-04-26 한국기계연구원 A surface structure of metal having an Superhydrophobic/Superhydrophilic property coatings
JP2014187190A (en) * 2013-03-22 2014-10-02 Toshiba Corp Semiconductor device manufacturing method
FR3018951B1 (en) * 2014-03-18 2017-06-09 Commissariat Energie Atomique METHOD FOR ETCHING A POROUS DIELECTRIC MATERIAL
US10317578B2 (en) * 2014-07-01 2019-06-11 Honeywell International Inc. Self-cleaning smudge-resistant structure and related fabrication methods
CN105543620B (en) * 2015-12-23 2018-06-22 太原航空仪表有限公司 Inorganic metal composite hydrophobic film
US10525671B2 (en) 2016-11-07 2020-01-07 International Business Machines Corporation Hydrophobic metallic surface with a tunable pore-size
CN108821482A (en) * 2018-09-15 2018-11-16 黄国仁 Drinking water purification system with control of microorganisms function
CN111205501A (en) * 2018-11-22 2020-05-29 核工业西南物理研究院 Method for improving surface activity of organic polymer material or composite material
US20200316721A1 (en) * 2019-04-05 2020-10-08 United Technologies Corporation Laser surface treatment on stainless steel and nickel alloys for adhesive bonding
SE544449C2 (en) * 2019-12-23 2022-05-31 Stora Enso Oyj Method for manufacture of a patterned liquid repellent nanocellulosic film
US20210325777A1 (en) 2020-04-20 2021-10-21 Applied Materials, Inc. Methods for increasing the refractive index of high-index nanoimprint lithography films
JP7295537B2 (en) * 2020-06-18 2023-06-21 株式会社サーフテクノロジー Powder adhesion suppression member and member surface treatment method
CN111812076B (en) * 2020-06-29 2023-01-10 河南科技大学 Flexible surface enhanced Raman effect substrate material and preparation method thereof

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6878405B2 (en) * 2002-10-04 2005-04-12 Guardian Industries Corp. Method of treating DLC on substrate with oxygen and/or hot water
US7258731B2 (en) * 2004-07-27 2007-08-21 Ut Battelle, Llc Composite, nanostructured, super-hydrophobic material
TWI301747B (en) * 2004-08-20 2008-10-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Shell structure having anti-emi function
CN1911534A (en) * 2005-08-12 2007-02-14 仁宝电脑工业股份有限公司 Method of reworking surface coating layer
CN1966769A (en) * 2005-11-17 2007-05-23 中国科学院兰州化学物理研究所 Method for preparing biomimetic super hydrophobic surface
JP2006255701A (en) * 2006-03-28 2006-09-28 Toyoda Gosei Co Ltd Photocatalyst device
US20070231542A1 (en) * 2006-04-03 2007-10-04 General Electric Company Articles having low wettability and high light transmission
CN100465343C (en) * 2006-09-15 2009-03-04 哈尔滨工业大学 Method for constructing super-drainage structure on metal copper surface

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2009021340A1 *

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Publication number Publication date
WO2009021340A1 (en) 2009-02-19
US20110287227A1 (en) 2011-11-24
EP2188405B1 (en) 2013-08-14
CN101790596A (en) 2010-07-28
CN101790596B (en) 2013-03-13
WO2009021340A9 (en) 2009-05-07

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